導(dǎo)語：如何才能寫好一篇高光譜遙感原理技術(shù)與應(yīng)用，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

遙感，即遙遠(yuǎn)的感知。因?yàn)槊糠N物體都在吸收、反射和發(fā)射能量及信息，根據(jù)不同物體的電磁波性質(zhì)是不一樣的。高光譜遙感就是據(jù)此原理，不僅遠(yuǎn)離物體還能提取該物體的信息。

基于遙感圖像因種種原因伴隨諸多噪聲，并且波段數(shù)目多、信息量大、同時(shí)波段間相關(guān)性大、光譜分辨率高、具有連續(xù)的波譜曲線，因而會出現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、壓縮、管理等等問題。

本文重點(diǎn)介紹江西德興尾礦數(shù)據(jù)經(jīng)過高通濾波、低通濾波降噪處理，從而消除或減弱低頻噪聲，起到銳化圖像的作用，使圖像數(shù)據(jù)更加光滑，增加目標(biāo)地物與相鄰背景間的灰度反差值。從而使得圖像各像素間在結(jié)構(gòu)、紋理、內(nèi)容等方面的相關(guān)性會比降噪前小一些，更加方便分類、識別、解譯等工作。

關(guān)鍵詞：遙感 高通濾波 低通濾波

中圖分類號：TP751 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2013）09-0002-02

一、研究數(shù)據(jù)介紹

“Remote Sensing”，遙感，即遙遠(yuǎn)的感知。人類一直憧憬著從天空中觀測地球，古時(shí)既有“登東山而小魯，登泰山而小天下”的認(rèn)識。經(jīng)過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，每一種物理都在吸收、反射和發(fā)射能量和信息。有一種使我們熟知的電磁波。根據(jù)不同物體的電磁波性質(zhì)是不一樣的。高光譜遙感就是據(jù)此原理，不僅遠(yuǎn)離物體還能提取該物體的信息。

德興銅礦地處江西省上饒德興市境內(nèi)，是亞洲最大的露天銅礦，德興銅礦擁有豐富可靠的資源，銅金屬儲量占全國第一位，礦藏特點(diǎn)是儲量大而集中，埋藏淺，剝采比小，礦石可選性好，綜合利用元素多，其尾礦的價(jià)值不言而喻。

研究數(shù)據(jù)來自EO-1/Hyperion，它的波長范圍是0.4-2.5微米，可見光波段和近紅外波段都包含35個(gè)波段，短波紅外區(qū)域172個(gè)波段，不包含中紅外波段，空間分辨率30米，掃描寬度是7.5公里，波段數(shù)242，時(shí)間分辨率是200天。

二、高光譜發(fā)展以及數(shù)據(jù)特點(diǎn)

1957年世界上第一個(gè)人造地球衛(wèi)星由蘇聯(lián)發(fā)射成功，從此人類邁入了太空時(shí)代。我國遙感事業(yè)起步晚些，事實(shí)證明高光譜遙感技術(shù)在識別礦物以及在蝕變帶成圖很有用處，給地質(zhì)者提供指引。2011年，神州八號成功發(fā)射，同年與天宮一號對接，這標(biāo)志著我國航天事業(yè)的發(fā)展也已比較成功。

高光譜遙感成像是相對于多光譜成像而說的，由于擁有成百甚至上千的波段數(shù)目，高光譜遙感所獲得的圖像信息要比多光譜成像信息超出很多，并且包含了更豐富更光滑的光譜曲線信息。

遙感圖像的特點(diǎn)有：波段數(shù)目多、信息量大、同時(shí)波段間相關(guān)性大、光譜分辨率高、具有連續(xù)的波譜曲線，因而會出現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、壓縮、管理等等問題。

Hughes現(xiàn)象，G.F.Hughes等闡述分類精度與數(shù)據(jù)復(fù)雜度的關(guān)系，即如果樣本數(shù)量一定，那么分類精度會隨波段數(shù)目增多而先增后減，故降低維度是必然趨勢。

高光譜遙感圖像信息冗余，相關(guān)性很強(qiáng)。故提取可能少的波段又要包含著大量的光譜信息，降維降噪是必須的選擇。同時(shí)高光譜分辨率高，波段數(shù)成百上千，原圖像計(jì)算量巨大，存儲困難且計(jì)算花費(fèi)時(shí)間很長。計(jì)算量隨波段數(shù)目的增加呈指數(shù)增加，故必須經(jīng)過降維降噪處理。

高光譜遙感圖像降噪概述：由于數(shù)據(jù)傳輸、傳感儀器、受到大氣等影響，圖像含噪聲，影響波譜曲線及反射率，使得精確度降低。

綜上所述，降噪處理是高光譜遙感圖像處理中必須一步。常用降噪的算法有高通濾波、低通濾波、帶通濾波等。本文利用低通濾波、高通濾波算法對高光譜遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪處理。

三、濾波介紹及其實(shí)現(xiàn)

高通濾波是高頻通過，低頻減弱，主要作用是消除或減弱低頻噪聲，起到銳化圖像的作用。低通濾波是低頻通過，高頻減弱，用于增強(qiáng)圖像的高頻率特征，使圖像數(shù)據(jù)更加光滑，增加目標(biāo)地物與相鄰背景間的灰度反差值。

對江西德興尾礦高光譜遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行高通濾波后，低頻的噪聲得以消除，使得遙感圖像中的圖像高頻的數(shù)據(jù)更加銳化并且不改變相位位置，如圖所示，主要作用是消除或減弱低頻噪聲后，研究區(qū)域的圖像更加銳化。

對研究區(qū)域的高光譜遙感圖像進(jìn)行低通濾波后圖像如下：

對研究區(qū)域的數(shù)據(jù)實(shí)施低通濾波，即低頻通過，高頻減弱，最終增加了目標(biāo)地物與相鄰背景間的灰度反差值，強(qiáng)化了圖像的高頻率特征，令圖像更加連續(xù)光滑。

綜上所述，濾波后前4個(gè)波段能夠反應(yīng)圖像的絕大多數(shù)信息，前3個(gè)波段的特征值貢獻(xiàn)率超過了85%，完全可以代替原圖像進(jìn)行后續(xù)其他處理。觀察圖像可得，遙感圖像噪聲信息量會隨著噪聲信息隨著波段數(shù)的增加而增加，同時(shí)通過降噪不同程度地還能降低波段間的相關(guān)性。

參考文獻(xiàn)

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篇2

關(guān)鍵詞：遙感巖石礦物識別；礦化蝕變信息提取；地質(zhì)構(gòu)造信息提??；植被波譜特征；多光譜遙感技術(shù)；高光譜遙感技術(shù)；遙感生物地球化學(xué)技術(shù)；地質(zhì)找礦

中圖分類號：TP7文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：

一、遙感技術(shù)的地質(zhì)應(yīng)用

地質(zhì)是指地球的性質(zhì)和特征。主要指地球的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、發(fā)育歷史等，包括地球的圈層分異、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、巖石性質(zhì)、礦物成分、巖層和巖體的產(chǎn)出狀態(tài)、接觸關(guān)系，地球的構(gòu)造發(fā)育史、生物進(jìn)化史、氣候變遷史，以及礦產(chǎn)資源的賦存狀況和分布規(guī)律等。遙感圖像提供了大量的地質(zhì)信息，包括礦產(chǎn)和環(huán)境地質(zhì)信息，利用這些信息，可以使地質(zhì)工作者預(yù)先熟悉工作區(qū)的地質(zhì)情況，科學(xué)決策擬投入的工作量、工作方法和研究目的。所謂遙感地質(zhì)制圖就是利用遙感的方法完成地質(zhì)圖的繪制。分為航天遙感地質(zhì)制圖和航空遙感地質(zhì)制圖。

1、航天遙感地質(zhì)制圖

航天遙感是指以航天器為傳感器承載平臺的遙感技術(shù)。航天遙感實(shí)踐中，針對具體應(yīng)用需求，選擇不同的傳感器，如成像雷達(dá)、多光譜掃描儀等，通過衛(wèi)星地面站獲取合適的覆蓋范圍的最新圖像數(shù)據(jù)，利用遙感圖像專業(yè)處理軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射校正、增強(qiáng)、融合、鑲嵌等處理。同時(shí)，借助應(yīng)用區(qū)域現(xiàn)有較大比例尺的地形數(shù)據(jù)，對影像數(shù)據(jù)進(jìn)行投影變換和幾何精確糾正，并從地形圖上獲得主要地名點(diǎn)、主干構(gòu)造、底層、巖體，以及礦床礦點(diǎn)、物化探異常信息，進(jìn)行相應(yīng)的標(biāo)注和整飾，制作地質(zhì)數(shù)字正射影像圖。

2、 航空遙感地質(zhì)制圖

所謂航空遙感是指以航空器如飛機(jī)、飛艇、熱氣球等為傳感器承載平臺的遙感技術(shù)。根據(jù)不同的應(yīng)用目的，選用不同的傳感器，如航空攝影機(jī)、多光譜掃描儀、熱紅外掃描儀、CCD 像機(jī)等，獲取所需航攝像片和掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行地質(zhì)制圖。實(shí)踐表明，遙感地質(zhì)制圖是一項(xiàng)新技術(shù)，不僅有它的優(yōu)點(diǎn)而且也有它的缺點(diǎn)。遙感地質(zhì)制圖比常規(guī)的地質(zhì)制圖節(jié)省了大量的野外工作量，而且對客觀現(xiàn)象的表示優(yōu)于常規(guī)地質(zhì)圖，其主要的優(yōu)勢在于周期短、成本低。但是，因?yàn)橐巴夤ぷ髁可?，也帶來一定的缺點(diǎn)。例如地質(zhì)觀測點(diǎn)的數(shù)量、樣品種類和數(shù)量、地層和構(gòu)造產(chǎn)狀等不如常規(guī)地質(zhì)圖詳細(xì)充實(shí)。

二、遙感技術(shù)的找礦應(yīng)用

1、直接應(yīng)用———遙感蝕變信息的提取巖漿熱液或汽水熱液使圍巖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和成分發(fā)生改變的地質(zhì)作用稱為圍巖蝕變。圍巖蝕變是成礦作用的產(chǎn)物，圍巖蝕變的種類（組合）與圍巖成分、礦床類型有一定的內(nèi)在聯(lián)系，圍巖蝕變的范圍往往大于礦化的范圍，而且不同的蝕變類型與金屬礦化在空間分布上常具規(guī)律可循，因此，圍巖蝕變可作為有效的找礦標(biāo)志。

1.1 蝕變遙感異常找礦標(biāo)志圍巖蝕變是熱液與原巖相互作用的產(chǎn)物。常見的蝕變有硅化、絹云母化、綠泥石化、云英巖化、夕卡巖化等。

1.2 信息提取的實(shí)現(xiàn)與地物發(fā)生反射、透射等作用的電磁波是地物信息的載體，地物的光譜特性與其內(nèi)在的物理化學(xué)特性緊密相關(guān)，物質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)的差異造成物質(zhì)內(nèi)部對不同波長光子的選擇性吸收和反射。具有穩(wěn)定化學(xué)組分和物理結(jié)構(gòu)的巖石礦物具有穩(wěn)定的本征光譜吸收特征，光譜特征的產(chǎn)生主要是由組成物質(zhì)的內(nèi)部離子、基團(tuán)的晶體場效應(yīng)或基團(tuán)的振動效果引起的。各種礦物都有自己獨(dú)特的電磁輻射，利用波譜儀對野外采樣進(jìn)行光譜曲線測量，根據(jù)實(shí)測光譜與參考資料庫中的參考光譜進(jìn)行對比，可以確定出樣品的吸收谷，識別出礦物組合。根據(jù)曲線的吸收特征，選擇合適的圖像波段進(jìn)行信息提取。根據(jù)量子力學(xué)分子群理論，物質(zhì)的光譜特征為各組成分子光譜特征的簡單疊加。傳感器在空中接收地表物質(zhì)的光譜特性，因?yàn)樘綔y范圍內(nèi)有干擾介質(zhì)存在（白云、大氣、水體、陰影、植被、土壤等），因此，在進(jìn)行蝕變礦物信息提取時(shí)，根據(jù)干擾物質(zhì)的光譜曲線出發(fā)，進(jìn)行預(yù)處理消除干擾。目前遙感找礦蝕變異常信息的提取有多種方法，例如波段比值法、主成分分析法、光譜角識別法和MPH 技術(shù)（MaskPCAandHIS）、混合象元分解等。

2、遙感技術(shù)間接找礦的應(yīng)用

2.1 地質(zhì)構(gòu)造信息的提取內(nèi)生礦產(chǎn)在空間上常產(chǎn)于各類地質(zhì)構(gòu)造的邊緣部位及變異部位，重要的礦產(chǎn)主要分布于板塊構(gòu)造不同塊體的結(jié)合部或者近邊界地帶，在時(shí)間上一般與地質(zhì)構(gòu)造事件相伴而生，礦床多成帶狀分布，成礦帶的規(guī)模和地質(zhì)構(gòu)造變異大致相當(dāng)。遙感找礦的地質(zhì)標(biāo)志主要反映在空間信息上。從與區(qū)域成礦相關(guān)的線狀影像中提取信息（主要包括斷裂、節(jié)理、推覆體等類型），從中酸性巖體、火山盆地、火山機(jī)構(gòu)及深部巖漿、熱液活動相關(guān)的環(huán)狀影像提取信息（包括與火山有關(guān)的盆地、構(gòu)造），從礦源層、賦礦巖層相關(guān)的帶狀影像提取信息（主要表現(xiàn)為巖層信息），從與控礦斷裂交切形成的塊狀影像及與成礦有關(guān)的色異常中提取信息（如與蝕變、接觸帶有關(guān)的色環(huán)、色帶、色塊等）。當(dāng)斷裂是主要控礦構(gòu)造時(shí)，對斷裂構(gòu)造遙感信息進(jìn)行重點(diǎn)提取會取得一定的成效。遙感系統(tǒng)在成像過程中可能產(chǎn)生“模糊作用”，常使用戶感興趣的線性形跡、紋理等信息顯示得不清晰、不易識別。人們通過目視解譯和人機(jī)交互式方法，對遙感影像進(jìn)行處理，如邊緣增強(qiáng)、灰度拉伸、方向?yàn)V波、比值分析、卷積運(yùn)算等，可以將這些構(gòu)造信息明顯地突現(xiàn)出來。除此之外，遙感還可通過地表巖性、構(gòu)造、地貌、水系分布、植被分布等特征來提取隱伏的構(gòu)造信息，如褶皺、斷裂等。提取線性信息的主要技術(shù)是邊緣增強(qiáng)。

2.2 礦床改造信息標(biāo)志礦床形成以后，由于所在環(huán)境、空間位置的變化會引起礦床某些性狀的改變。利用不同時(shí)相遙感圖像的宏觀對比，可以研究礦床的剝蝕改造作用;結(jié)合礦床成礦深度的研究，可以對此類礦床的產(chǎn)出部位進(jìn)行判斷。通過研究區(qū)域夷平面與礦床位置的關(guān)系，可以找尋不同礦床在不同夷平面的產(chǎn)出關(guān)系及分布規(guī)律，建立夷平面的找礦標(biāo)志。另外，遙感圖像還可進(jìn)行巖性類型的區(qū)分應(yīng)用于地質(zhì)填圖，是區(qū)域地質(zhì)填圖的理想技術(shù)之一，有利于在區(qū)域范圍內(nèi)迅速圈定找礦靶區(qū)。

三、遙感找礦的發(fā)展前景

1、高光譜數(shù)據(jù)及微波遙感的應(yīng)用

高光譜是集探測器技術(shù)、精密光學(xué)機(jī)械、微弱信號檢測、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)于一體的綜合性技術(shù)。它利用成像光譜儀以納米級的光譜分辨率,成像的同時(shí)記錄下成百條的光譜通道數(shù)據(jù), 從每個(gè)像元上均可以提取一條連續(xù)的光譜曲線, 實(shí)現(xiàn)了地物空間信息、輻射信息、光譜信息的同步獲取, 因而具有巨大的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的發(fā)展前景。成像光譜儀獲得的數(shù)據(jù)具有波段多, 光譜分辨率高、波段相關(guān)性高、數(shù)據(jù)冗余大、空間分辨率高等特點(diǎn)。高光譜圖像的光譜信息層次豐富, 不同的波段具有不同的信息變化量, 通過建立巖石光譜的信息模型, 可反演某些指示礦物的豐度。充分利用高光譜的窄波段、高光譜分辨率的優(yōu)勢, 結(jié)合遙感專題圖件以及利用豐富的紋理信息, 加強(qiáng)高光譜數(shù)據(jù)的處理應(yīng)用能力。微波遙感的成像原理不同于光學(xué)遙感, 是利用紅外光束投射到物體表面, 由天線接收端接收目標(biāo)返回的微弱回波并產(chǎn)生可監(jiān)測的電壓信號, 由此可以判定物體表面的物理結(jié)構(gòu)等特征。

2、3S 的結(jié)合。

3S 是遙感（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）及全球定位系統(tǒng)（GPS）的簡稱。利用GPS 能迅速定位，確定點(diǎn)的位置坐標(biāo)并科學(xué)地管理空間點(diǎn)坐標(biāo)。海量的遙感數(shù)據(jù)需龐大的空間，因此要有強(qiáng)大的管理系統(tǒng)，隨著當(dāng)今人力資源價(jià)格的升高，在區(qū)域范圍內(nèi)找礦時(shí)，遙感表現(xiàn)出最小投入獲得最大回報(bào)的優(yōu)勢，那么RS 與GIS 的結(jié)合也就勢在必行，因?yàn)镚IS 更有利于區(qū)域范圍的影像管理及瀏覽。隨著3S 技術(shù)的進(jìn)展，遙感數(shù)據(jù)的可解譯程度與解譯速度得到進(jìn)一步提高。目前，地質(zhì)工作者嘗試將3S 與VS（可視化系統(tǒng)）、CS（衛(wèi)星通訊系統(tǒng)）等技術(shù)綜合應(yīng)用，取得了較好的效果.

3、地物化遙的有機(jī)融合

礦床的形成是多種地質(zhì)作用綜合的結(jié)果，礦床形成后又會經(jīng)歷后期的破壞或者疊加成礦作用，因此，任何一種單一的找礦手段都不可避免地遭遇地質(zhì)多解性的困擾，實(shí)現(xiàn)地物化遙多種找礦方法與手段的有機(jī)融合，能有效地提高找礦效果，并從總體上降低找礦成本。目前，以遙感信息為主體，結(jié)合地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)等多源地學(xué)數(shù)據(jù)的綜合信息找礦法已經(jīng)形成。

4、遙感植物地球化學(xué)

在高植被覆蓋區(qū)實(shí)現(xiàn)遙感波譜數(shù)據(jù)與礦致植物地球化學(xué)異常的有機(jī)融合，將會較好地推進(jìn)遙感找礦技術(shù)在植被覆蓋區(qū)的應(yīng)用。

四、結(jié)束語

遙感技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)找礦必須以現(xiàn)代成礦理論為指導(dǎo), 以圖像處理手段和綜合解譯分析為主要工作方法, 密切結(jié)合野外地質(zhì)調(diào)查, 建立遙感地質(zhì)找礦模式, 預(yù)測找礦遠(yuǎn)景區(qū), 縮小找礦靶區(qū), 實(shí)現(xiàn)遙感找礦的日的。遙感技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)找礦, 在地質(zhì)工作程度較低、地形條件較差、交通不便的高寒地區(qū)具有常規(guī)地質(zhì)方法不可替代的優(yōu)越性, 應(yīng)綜合運(yùn)用多種手段, 進(jìn)行綜合分析研究, 才能充分發(fā)抨遙感技術(shù)的優(yōu)勢, 取得更好的找礦效果。

參考文獻(xiàn)

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篇3

關(guān)鍵詞：高光譜；分類策略；分類方法

中圖分類號 TP751 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）14-0155-02

隨著遙感傳感器的光譜分辨率不斷提高，許多隱藏的狹窄光譜區(qū)間的地物特征逐漸被發(fā)現(xiàn)，精細(xì)的光譜波段分割，寬泛的光譜探測范圍是高光譜遙感的重要特征。當(dāng)前使用的航空航天成像光譜儀，其光譜探測能力有了很大的提高，覆蓋了可見光、近紅外、短波紅外、中波紅外和熱紅外的全部光譜區(qū)。高光譜遙感在國民經(jīng)濟(jì)、國防建設(shè)等方面發(fā)揮了重要的作用，廣泛用于地表分類、目標(biāo)探測、資源監(jiān)測等。高光譜遙感影像分類的目的是給予每一像元唯一的類別標(biāo)識。

1 高光譜遙感影像分類的主要策略

高光譜遙感影像分類的理論基礎(chǔ)是“同譜同物”，同種地物具有相似的光譜特征及空間特征，在影像上呈現(xiàn)高度的相似，基于這種相似，可以實(shí)現(xiàn)對地區(qū)的識別。在高光譜影像分類以每個(gè)像元的光譜矢量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，一個(gè)像元可以看成是N個(gè)特征組成的N維空間中的一個(gè)點(diǎn)，同類地物的像元形成N維空間中的一個(gè)點(diǎn)群，不同地物會在N維空間中形成若干個(gè)點(diǎn)群，計(jì)算機(jī)分類就是根據(jù)這些點(diǎn)群的位置，分布規(guī)律等，確定點(diǎn)群的界限，從而完成分類任務(wù)。高光譜遙感分類主要策略如下：

1.1 監(jiān)督分類與非監(jiān)督分類 遙感影像分類最傳統(tǒng)的兩種實(shí)現(xiàn)策略是根據(jù)分類中是否引入了先驗(yàn)已知類別的訓(xùn)練樣本，將其劃分為監(jiān)督分類與非監(jiān)督分類，監(jiān)督分類是利用已知的先驗(yàn)訓(xùn)練樣本，依據(jù)判定函數(shù)或判別規(guī)則，確定未知樣本的類別。非監(jiān)督分類是在沒有先驗(yàn)樣本的情況下，根據(jù)樣本本身的特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，直接進(jìn)行類別劃分的方法。

1.2 基于分類判據(jù)的實(shí)現(xiàn)策略劃分 （1）直接利用原始高光譜數(shù)據(jù)分類，每個(gè)像元在各個(gè)波段的灰度值或反射率形成一個(gè)光譜向量，通過對光譜向量相似性的度量實(shí)現(xiàn)分類。（2）先對原始高光譜影像通過波段選擇或者特征提取進(jìn)行降維處理，然后根據(jù)一定的準(zhǔn)則選擇若干個(gè)降維后的分量，作為分類的判斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類識別。（3）從原始的高光譜數(shù)據(jù)中提取其他特征（光譜特征，紋理特征等）或引入其他數(shù)據(jù)，綜合采用多維特征分類。

1.3 硬分類和軟分類 硬分類是通過統(tǒng)計(jì)每個(gè)類別的訓(xùn)練樣本，得到該類別基本統(tǒng)計(jì)量，然后將每個(gè)像素與各個(gè)類別的統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行比較，取相似性最高的一個(gè)類別作為所處理的像素的最終類別。軟分類是針對一個(gè)像素往往是由實(shí)際地表上多個(gè)地物類別組成的情況，按照特定的分類算法計(jì)算某個(gè)單一像素與各個(gè)類別之間的關(guān)系，分類輸出的是該像素屬于每個(gè)類別的概率或者每一類別地物在該像素中的比例。目前最主要的軟分類有兩種：模糊分類和混合像元分解。

1.4 基于像素的分類和基于對象的分類 基于像素的分類是通過判斷每個(gè)像素的類別來實(shí)現(xiàn)影像的分類。近年來，基于對象的分類是集合臨近像元為對象識別感興趣的光譜要素。

1.5 單分類器和多分類器集成 早期的遙感影像分類是利用單一的分類器進(jìn)行分類。模式識別和實(shí)踐都表明，沒有一個(gè)模式分類器在本質(zhì)上由于其他分類器，因此在實(shí)踐操作中，往往需要引入多個(gè)分類器，把多個(gè)分類器的輸出結(jié)果聯(lián)合起來作為最終的分類結(jié)果。

2 高光譜圖像分類方法

2.1 常規(guī)監(jiān)督分類 監(jiān)督分類是利用已知的先驗(yàn)訓(xùn)練樣本，依據(jù)判定函數(shù)或判別規(guī)則，確定未知樣本的別。常規(guī)的監(jiān)督分類有最小距離分類方法、最大似然分類法、平行多面體分類。（1）最小距離分類法首先由訓(xùn)練樣本中得出每一類別的均值向量和協(xié)方差矩陣，然后以各個(gè)類別的均值向量作為該類別在多維空間中的中心位置，計(jì)算機(jī)比較各個(gè)像元到各類別中心位置的距離，到哪個(gè)類別中心位置的距離最小，該像元就屬于哪個(gè)類別。最小距離分類法通常使用3種距離判別函數(shù)，分別（上接155頁）是歐氏距離，馬氏距離和絕對值距離。（2）最大似然分類法認(rèn)為每一類的概率密度呈正態(tài)分布，由每一類的均值向量和協(xié)方差矩陣可以得到在多維空間的多維正態(tài)分布密度函數(shù)。將未知像元代入各類別的概率密度函數(shù)，計(jì)算像元屬于各類別的歸屬概率，將未知像元?dú)w屬到概率最大的類別中。（3）平行多面體分類是在多維特征空間中劃分若干個(gè)互相不重疊的平行多面體（特征子空間）。

2.2 基于光譜相似性度量的分類方法 基于光譜相似性度量的分類方法是指對每一類別確定其參考光譜，然后對每一待定類別進(jìn)行光譜測試，計(jì)算其與參考光譜的相似性，待定類別屬相似性最高的一類。最常用的度量坐標(biāo)包括光譜角、光譜信息散度、光譜互相關(guān)等。

2.3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類法 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由大量處理單元（神經(jīng)元）相互聯(lián)結(jié)形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是模仿人的大腦進(jìn)行數(shù)據(jù)接收、處理、儲存和傳輸?shù)囊活愃惴?。人工神?jīng)網(wǎng)絡(luò)信息處理是由神經(jīng)元之間的相互作用實(shí)現(xiàn)的，知識和信息的存儲表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布式的物理聯(lián)系，網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)和決策過程決定于各神經(jīng)元連接權(quán)值的動態(tài)變化過程。它屬于非線性學(xué)科，具有強(qiáng)抗干擾、高容錯性、并行分布式處理、自組學(xué)習(xí)和分類精度高等特點(diǎn)[3，4]。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由三個(gè)基本要素構(gòu)成：處理單元、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及訓(xùn)練規(guī)則。

2.4 支持向量機(jī)分類 SVM是一種新的分類方法，它是利用統(tǒng)計(jì)學(xué)的原理，通過泛化性理論控制超平面的間隔度量抑制過擬合，用最優(yōu)化理論提供的數(shù)學(xué)技術(shù)建立一個(gè)最優(yōu)超平面[5]。在遙感影像分類過程中，通過對樣本的機(jī)器學(xué)習(xí)，可以建立地物類型和影像信息因子之間的支持向量機(jī)。

2.5 面向?qū)ο蠓诸?面向?qū)ο蟮倪b感圖像分類方法在分類時(shí)不僅依靠地物的光譜特征，更多的是利用其幾何信息和結(jié)構(gòu)信息，圖像的最小單元不是單個(gè)的像素，而是對象，后續(xù)的圖像分析和處理也都是基于對象進(jìn)行的。高光譜分類的基本步驟：獲取先驗(yàn)數(shù)據(jù)與背景知識；對波段賦權(quán)重，進(jìn)行多尺度分割得出不同的影像對象層，建立多邊形對象；將多邊形對象與先驗(yàn)數(shù)據(jù)綜合，建立分類知識庫，選擇有效分類特征隸屬函數(shù)進(jìn)行影像分類。

2.6 非監(jiān)督分類 非監(jiān)督分類是沒有先驗(yàn)樣本，按照灰度值向量或者波普樣式在特征空間聚集的情況下劃分點(diǎn)群或類別，按照相似性把圖像中的像素分成若干類別。監(jiān)督分類的目的是使屬于同一類別的像素之間的距離盡可能的小。非監(jiān)督分類時(shí)不必獲取影像的先驗(yàn)樣本，僅依靠圖像上不同類別地物光譜信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)其特征來達(dá)到分類的目的，最后對給類別的屬性進(jìn)行確認(rèn)。常用的非監(jiān)督分類方法有：K-均值聚類法及ISODATA分類法。

3 小結(jié)

本文主要介紹了高光譜圖像的分類策略及一些常用的高光譜影像分類方法。包括幾種常規(guī)的監(jiān)督分類法（最小距離分類法、最大似然分類法和平行多面體分類法）、基于光譜相似性度量的分類方法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類法、支持向量機(jī)分類、決策樹分類、面向?qū)ο蠓诸惡头潜O(jiān)督分類。雖然以上分類法都有各自的優(yōu)越性，但是在一定程度上也都有各自的局限性，因此基于不同的應(yīng)用需求，結(jié)合多種數(shù)據(jù)綜合考慮，選擇合適的分類法或者多種分類方法相互結(jié)合，以期達(dá)到最優(yōu)的分類效果。

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關(guān)鍵詞：高光譜成像；檢測；脂肪；蛋白質(zhì)

基金項(xiàng)目：塔里木大學(xué)校長基金：TDZKQN201505；兵團(tuán)科技支疆項(xiàng)目：2014AB037

中圖分類號： S762 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A DOI編號： 10.14025/ki.jlny.2016.14.069

往往在人們親身品嘗購買的羊肉時(shí)才能了解羊肉制品的口感，但其中的脂肪含量，蛋白質(zhì)含量人們并不能用肉眼看出。因此，有的羊肉吃下去會令人發(fā)胖，有的卻只能幫助消費(fèi)者一飽口福。同時(shí)羊肉制品的價(jià)格因不同的質(zhì)量，而在市場上標(biāo)以不同的價(jià)位。是否物有所值，消費(fèi)者同樣無法判斷，因此利用高科技手段將羊肉制品根據(jù)其自身真實(shí)的脂肪含量與蛋白質(zhì)含量劃分價(jià)位標(biāo)準(zhǔn)，更加有利于消費(fèi)者挑選適合自身意向的羊肉產(chǎn)品。近紅外高光譜成像技術(shù)在對羊肉的檢測方面發(fā)揮了自身的特殊功能。

1羊肉脂肪與蛋白質(zhì)檢測的現(xiàn)實(shí)意義

關(guān)于羊肉脂肪與蛋白質(zhì)含量，不僅僅是消費(fèi)者對于羊肉制品的質(zhì)量要求，更是國家安全檢疫部門對不健康羊肉產(chǎn)品檢測的關(guān)鍵。市場上各類羊肉出現(xiàn)于街邊的燒烤攤、大排檔上，其消費(fèi)市場之大是其他肉類所不能比擬的。因其較高的售賣利潤，大多數(shù)飼養(yǎng)羊的商戶會或多或少的在羊飼料中添加某些速成藥劑，這也直接導(dǎo)致了羊肉后期的成長過程中，有害成分的積淀，因此嚴(yán)格的羊肉檢測措施，是對公眾食品安全的一種高度負(fù)責(zé)。

在實(shí)際的羊肉檢測中，利用凱式定氮法與索式抽提法進(jìn)行檢測是當(dāng)前主要的檢測手段，但是由于在檢測之前需要將羊肉樣品進(jìn)行繁瑣的預(yù)先處理，高昂的成本限制了這兩種方法在羊肉檢測中的推廣，尋求一次性具備大量檢測羊肉能力的檢測方式成為了當(dāng)下需求。

2高光譜成像技術(shù)的檢測原理

2.1概念

高光譜成像技術(shù)是產(chǎn)生于上世紀(jì)80年代一項(xiàng)融合了多方面技術(shù)的掃描技術(shù)，在光學(xué)，光電子學(xué)，以及計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)上都有涉及，是傳統(tǒng)二維成像與光譜技術(shù)的完美結(jié)合體。該技術(shù)最初用于航天領(lǐng)域，用于衛(wèi)星圖片的拍攝與遙感系統(tǒng)的構(gòu)建。在后續(xù)的發(fā)展中，近紅外高光譜成像技術(shù)逐漸運(yùn)用在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與農(nóng)業(yè)氣象方面。

2.2高光譜成像技術(shù)的工作原理

高光譜成像本身包含二維和三維的光學(xué)圖像，其中二維的坐標(biāo)數(shù)據(jù)與三維的波長信息共同構(gòu)成了最終影像，其主要的成像方式包括：濾波片式與堆掃式。前者主要通過攝像頭與可更換濾波片組成，后者主要通過攝像頭和光譜儀的配合。在工作效方面，后者能采集更多的高光譜圖像數(shù)據(jù)，并能保持較高的精密度，便于尋找特征波長。

2.3高光譜成像技術(shù)的特點(diǎn)

高光譜成像技術(shù)主要具備以下特點(diǎn)：高分辨率的光譜圖像、寬廣的波長覆蓋范圍、圖像光譜一體的全方位展示效果、對樣本數(shù)據(jù)數(shù)量的需求較多。

3近紅外高光譜成像技術(shù)檢測羊肉脂肪和蛋白質(zhì)含量的步驟

3.1羊肉樣品準(zhǔn)備與選取

具有效研究資料表明，養(yǎng)肉制品的脂肪含量與蛋白質(zhì)含量深受自身羊的性別、成長年齡，甚至基因遺傳變異條件的影響。其中羊自身品種更能明顯的在羊肉脂肪與蛋白質(zhì)含量上顯示出差別。因此，在羊肉樣品的選擇過程中選取了公羊、母羊、小羊、老羊的羊肉各一塊，并在相同年齡性別條件下選取綿羊與山羊的肉各一塊進(jìn)行對比檢測。將羊肉分為相同大小，放于冰箱冷藏。

3.2高光譜成像系統(tǒng)的準(zhǔn)備

首先將高光譜成像系統(tǒng)的各個(gè)組成部分準(zhǔn)備調(diào)試好。包括光譜成像儀，輸出光源，一臺計(jì)算機(jī)，暗箱以及相應(yīng)檢測軟件操作系統(tǒng)。

3.3樣品光譜圖像的采集

在將光譜成像系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置正確后，開始對不同羊肉樣品的光譜圖像采集。將羊肉樣品放置于職能檢測平臺上。同時(shí)暗箱關(guān)閉，封閉整個(gè)光譜檢測成像系統(tǒng)，令羊肉在無光線狀態(tài)下進(jìn)行檢測。檢測完成之后注意用塑料袋密封保存。

4蛋白質(zhì)與脂肪含量的測定

在測定脂肪含量之前，需要將提取脂肪的無水乙醚準(zhǔn)備好，利用無水乙醚的不斷抽提，將羊肉脂肪抽離出來，利用干燥箱將羊肉干化并壓為粉末，將兩者質(zhì)量對比。此時(shí)測出羊肉樣品中的脂肪含量對于蛋白質(zhì)含量的測定，主要通過凱式定氮法，借助凱式定氮儀將羊肉樣品中的總含氮量測出。最后在與蛋白質(zhì)系數(shù)相乘得出蛋白質(zhì)含量。

在測出蛋白質(zhì)與脂肪含量時(shí)，運(yùn)用高光譜成像儀進(jìn)行掃描，找出蛋白質(zhì)與脂肪的特征波長，并以此建立預(yù)測模型。其中脂肪含量預(yù)測與蛋白質(zhì)含量預(yù)測使用最小二乘法進(jìn)行預(yù)測，效果較好。

5結(jié)論

運(yùn)用近紅外高光譜成像技術(shù)檢測羊肉的脂肪與蛋白質(zhì)，是在羊肉質(zhì)量檢測程序上一張新型的檢測方法，這種方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：成像速度快，檢測結(jié)果透明化，羊肉脂肪標(biāo)準(zhǔn)與蛋白質(zhì)信息反饋全面以及短時(shí)間檢測量大等。運(yùn)用高光譜成像技術(shù)進(jìn)行檢測，將成為羊肉質(zhì)量部門檢測羊肉優(yōu)劣的一個(gè)新手段，有效的解決了傳統(tǒng)檢測方式落后且效率低下的問題。未來，這種檢測技術(shù)還應(yīng)該在其他食品檢疫領(lǐng)域展開功能研究。

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1多源遙感數(shù)據(jù)源

隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，越來越多的不同類型的遙感傳感器數(shù)據(jù)被用于對水域的觀測。不同類型的遙感數(shù)據(jù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖信息提取中具有各自的優(yōu)勢和特性，因而也對應(yīng)有不同的應(yīng)用領(lǐng)域和信息提取精度。一般來說，多光譜遙感記錄了地物的反射、輻射波譜特征，擁有豐富的地物空間分布及光譜信息，有助于識別水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)域，是目前水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)信息提取的主要信息源。但大多數(shù)多光譜遙感圖像數(shù)據(jù)空間分辨率相對較低，即空間的細(xì)節(jié)表現(xiàn)能力比較差，將多光譜圖像和全色圖像融合，可有效提高圖像解譯能力。目前常用的識別水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)主要有全色圖像、多光譜圖像和微波雷達(dá)圖像等，具體參數(shù)如表1所示。SAR具有全天時(shí)、全天候、多波段、多極化工作方式、可變側(cè)視角、穿透能力強(qiáng)等特點(diǎn)，SAR圖像中則含有豐富的地表紋理結(jié)構(gòu)信息。在沿海水域，由于海水對微波雷達(dá)的回波能量較弱，而養(yǎng)殖用的基座、圍欄和網(wǎng)箱等回波能量較強(qiáng)，色調(diào)比周圍的海水更亮，二者對比度較大，因而可從SAR圖像中提取養(yǎng)殖區(qū)域的相關(guān)信息。此外，在進(jìn)行精度驗(yàn)證時(shí)，還可利用GoogleEarth平臺提供的在線照片，這為實(shí)地調(diào)查驗(yàn)證提供了便利。

2水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)域的識別方法

由于受研究時(shí)間、研究區(qū)域和數(shù)據(jù)源等客觀因素的限制，還沒有一種方法是最普遍和最佳的水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)的識別方法。目前常用的水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)識別方法主要有目視解譯、基于比值指數(shù)分析的信息提取、基于對應(yīng)分析的信息提取、基于空間結(jié)構(gòu)分析的信息提取以及基于面向?qū)ο蟮男畔⑻崛〉取?/p>

2．1目視解譯目視解譯是遙感應(yīng)用最常用、最基本的方法之一。它根據(jù)遙感圖像目視解譯標(biāo)志(位置、形狀、大小、色調(diào)、陰影、紋理、圖形及相關(guān)布局等)和解譯經(jīng)驗(yàn)，與多種非遙感信息資料相結(jié)合，運(yùn)用相關(guān)知識，采用對照分析的方法，進(jìn)行由此及彼、由表及里、去偽存真、循序漸進(jìn)的綜合分析和邏輯推理，從遙感圖像中獲取需要的專題信息。目前，目視解譯一般都采用人機(jī)交互方式。在解譯前先通過遙感圖像處理軟件對圖像進(jìn)行必要的預(yù)處理，包括圖像增強(qiáng)、圖像融合等，有效地改善圖像的可識別能力，突出主要信息，提高判讀的精度。楊英寶等依據(jù)6景TM圖像和3期高精度航片，利用人機(jī)交互式解譯方法分析了東太湖20世紀(jì)80年代以來網(wǎng)圍養(yǎng)殖的時(shí)空變化情況［6］;李新國等采用3景航空圖像對東太湖的網(wǎng)圍養(yǎng)殖面積動態(tài)變化進(jìn)行人機(jī)交互目視解譯［7］;樊建勇等在經(jīng)過增強(qiáng)處理后的SAR圖像上，對膠州灣海域養(yǎng)殖區(qū)進(jìn)行了交互跟蹤矢量化［8］;褚忠信等利用不同時(shí)期的TM圖像，對黃河三角洲平原水庫與水產(chǎn)養(yǎng)殖場面積進(jìn)行了人機(jī)交互解譯［9］;吳巖峻等用4景ETM+圖像，經(jīng)過多次外業(yè)調(diào)查，建立解譯標(biāo)志，采用人機(jī)交互方法，對海南省海水和島上水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)進(jìn)行了勾畫［10］;宮鵬等借助1987—1992年和1999—2002年的TM/ETM+圖像及GoogleEarth平臺提供的高分辨率圖像和部分在線照片，對包括海水養(yǎng)殖場在內(nèi)的全國濕地分布進(jìn)行了目視解譯，并繪制了專題圖［11］。目視解譯簡單易行，而且具有較高的信息提取精度，適用于絕大多數(shù)養(yǎng)殖區(qū)域的識別，但是也存在一定的缺點(diǎn)。當(dāng)解譯人員的專業(yè)知識背景、解譯經(jīng)驗(yàn)不同時(shí)，可能得到不同的結(jié)果，其結(jié)果往往帶有解譯者的主觀隨意性。當(dāng)養(yǎng)殖區(qū)域水體同非養(yǎng)殖區(qū)域水體的光譜特征或空間結(jié)構(gòu)特征等相似時(shí)，解譯人員就很難根據(jù)標(biāo)志將其區(qū)分開來，使精度受到影響;而且目視解譯工作量大、費(fèi)工費(fèi)時(shí)，難以實(shí)現(xiàn)對海量空間信息的定量化分析和保證信息的時(shí)效性，因此研究遙感信息的自動提取方法已成必然。

2．2基于比值指數(shù)分析的信息提取比值型指數(shù)［12］創(chuàng)建的基本原理就是在同一圖像的多光譜波段內(nèi)，求得每個(gè)像元在不同波段的亮度值之比，構(gòu)成新的圖像，以壓制某些造成光照差異的因子或背景的影響，增強(qiáng)地物光譜特征的微小差別，突出目標(biāo)地物的輻射特征。比值型指數(shù)通常又會作歸一化處理，使其數(shù)值范圍統(tǒng)一到－1～1之間。馬艷娟等利用ASTER數(shù)據(jù)，分析養(yǎng)殖水體與非養(yǎng)殖水體在圖像各波段上的特征差異，構(gòu)建用于提取圖像中水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)域的指數(shù)(normalizeddifferenceaquacultureindex，NDAI);并分析用NDAI提取得到的結(jié)果中錯分的受大氣、傳感器影響的水體與自然水體的各波段灰度值的分布，構(gòu)建了用來進(jìn)一步提取深海區(qū)域的指數(shù)(marineextractionindex，MEI)，將近海水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)的養(yǎng)殖水體與其他水體區(qū)分開［13］，取得了較高的精度。由于比值指數(shù)分析的信息提取方法只考慮各波段上的灰度信息，當(dāng)部分養(yǎng)殖區(qū)在光譜上與深海水域接近或是當(dāng)深海水域光譜并非均一時(shí)，會導(dǎo)致錯分。該方法適用于養(yǎng)殖區(qū)與背景環(huán)境光譜差異大的地區(qū)，否則將無法克服傳統(tǒng)遙感分類方法所普遍存在的“椒鹽”噪聲，從而影響信息提取的精度。

2．3基于對應(yīng)分析的信息提取對應(yīng)分析是在因子分析的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的分析方法，又稱“R－Q型因子分析”［14］。該方法已在生物和統(tǒng)計(jì)領(lǐng)域得到廣泛的認(rèn)同和應(yīng)用，但在遙感領(lǐng)域的應(yīng)用相對較少。在遙感應(yīng)用中對應(yīng)分析方法既研究圖像波段特征屬性及其相互關(guān)系，也研究像元特征之間的關(guān)系，有利于提高信息提取的精度。王靜等應(yīng)用該方法快速有效地進(jìn)行了滆湖圍網(wǎng)養(yǎng)殖區(qū)湖泊圍網(wǎng)分布信息的提?。?5］。該方法對遙感圖像的質(zhì)量要求較高，并在分析前要進(jìn)行嚴(yán)格有效的圖像預(yù)處理。此外，該方法并無法有效地解決“異物同譜”和“異物同紋理”的分類問題。

2．4基于空間結(jié)構(gòu)分析的信息提取空間結(jié)構(gòu)分析的處理方法有鄰域分析、紋理分析、線性特征提取等。其中，鄰域分析是對波段每一個(gè)像元依據(jù)四周鄰近的像元對其進(jìn)行空間分析的方法［16］，分析和運(yùn)算的像元數(shù)目和位置由掃描窗口確定;紋理表現(xiàn)是指圖像灰度在空間上有序重復(fù)出現(xiàn)的特征，反映了一個(gè)區(qū)域中某個(gè)像元灰度級的空間分布規(guī)律，其基本分析方法有3類:統(tǒng)計(jì)分析方法、結(jié)構(gòu)分析方法和頻譜分析方法。周小成等采用ASTER遙感圖像，以九龍江河口地區(qū)為研究示范區(qū)，利用卷積算子，采用鄰域分析法來增強(qiáng)水產(chǎn)養(yǎng)殖地的空間紋理信息［17］;李俊杰等利用紋理統(tǒng)計(jì)分析方法中的灰度共生矩陣(graylevelco－occurrencematrices，GLCM)，選用中巴資源衛(wèi)星02星多光譜數(shù)據(jù)，以白馬湖為試驗(yàn)區(qū)，提取湖泊圍網(wǎng)養(yǎng)殖區(qū)，實(shí)驗(yàn)表明紋理量化的均值指標(biāo)能夠較好地反映自然水體、圍網(wǎng)養(yǎng)殖區(qū)和其他地物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的異質(zhì)性，取得了較理想的效果［18］;林桂蘭等利用方差算法對廈門海灣海上的吊養(yǎng)和網(wǎng)箱養(yǎng)殖進(jìn)行紋理分析，得到養(yǎng)殖專題圖［19］;初佳蘭等選用長?？h廣鹿島海區(qū)的SAR圖像，統(tǒng)計(jì)有效視數(shù)(ef-fectivenumberoflooks)，并對圖像進(jìn)行多種方法濾波分析，提取了浮筏養(yǎng)殖信息［20］?；诳臻g結(jié)構(gòu)分析的養(yǎng)殖區(qū)識別方法，適用于近海水產(chǎn)養(yǎng)殖地的自動提取，而不適用于內(nèi)陸水產(chǎn)養(yǎng)殖地，因?yàn)楹笳咴诳臻g上的分布孤立，斑塊小，與其他農(nóng)用坑塘水體的空間特征類似，但仍可以作為一種遙感圖像識別的輔助方法。#p#分頁標(biāo)題#e#

2．5基于面向?qū)ο蟮男畔⑻崛∶嫦驅(qū)ο蟮膱D像分析主要思想是:首先將圖像分割成具有一定意義的圖像對象，然后綜合運(yùn)用地物的光譜特征、紋理、形狀、鄰近關(guān)系等相關(guān)信息，在最鄰近法和模糊分類思想的指導(dǎo)下，確定分割對象所屬類別，得到精度比較高的遙感圖像分類結(jié)果［21］。對于養(yǎng)殖區(qū)分布的提取，面向?qū)ο蟮膱D像分析方法基本步驟包括多精度圖像分割、面向?qū)ο蟮乃憚澐趾头丘B(yǎng)殖水域剔除。首先，使用多精度圖像分割對原始圖像進(jìn)行分割以獲得分割圖斑，并計(jì)算各個(gè)圖斑的特征，為后繼分析服務(wù);然后，根據(jù)遙感圖像中水域的輻射特性進(jìn)行水陸分割;接著根據(jù)圖斑的光譜、形狀及空間特征提取出面狀、線狀非養(yǎng)殖水域部分;最后，在水陸劃分得到的水域全圖的基礎(chǔ)上剔除以上提取的面狀水系和線狀水系，得到養(yǎng)殖水域提取結(jié)果［22］。謝玉林等利用該方法，對珠江口養(yǎng)殖區(qū)域進(jìn)行了提取，驗(yàn)證該方法在水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)提取上的可行性［22］;關(guān)學(xué)彬等采用該方法對海南省文昌地區(qū)的水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)進(jìn)行監(jiān)測，取得了理想效果［23］;孫曉宇等采用該方法，利用多時(shí)相遙感數(shù)據(jù)對珠江口海岸帶地區(qū)水產(chǎn)養(yǎng)殖場的變化進(jìn)行了提?。?4］。面向?qū)ο蟮膱D像分析將處理的對象從像元過渡到了圖斑的對象層次，更接近人們觀測數(shù)據(jù)的思維邏輯，更利于知識與規(guī)則的融合。在很多情況下，面向?qū)ο蟮倪b感圖像分析方法會比基于像元的分析方法取得更好的效果。采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，在解決常規(guī)圖像分類時(shí)的椒鹽噪聲效應(yīng)、結(jié)果的可解釋性上有很大優(yōu)勢，因此在高分辨率圖像信息提取中能夠發(fā)揮更大的作用。但是當(dāng)特征及隸屬度函數(shù)選取不當(dāng)時(shí)，會出現(xiàn)較嚴(yán)重的誤分現(xiàn)象，此時(shí)要結(jié)合目視解譯方法，判別分類結(jié)果的合理性，優(yōu)化隸屬度函數(shù)，重新進(jìn)行分類。

篇6

當(dāng)我們懷著這樣一種感情走近方俊永、走進(jìn)他的科研世界時(shí)，我們原本以為足夠?qū)拸V的視野頓時(shí)顯得狹促了。

這位年輕的科學(xué)家有著爽朗的性格、流暢的思維，與他的談話，像是一次前所未有之廣闊的旅行。

發(fā)軔航空遙感

1999年9月，方俊永開始北京理工大學(xué)光學(xué)工程專業(yè)的博士研究生生涯。從那時(shí)起，他的角色就由求學(xué)的學(xué)生轉(zhuǎn)換為進(jìn)行科學(xué)探索的研究者，在導(dǎo)師趙達(dá)尊教授的指導(dǎo)下，方俊永開始進(jìn)行“層析成像光譜技術(shù)及其圖像重建”的研究，由此開啟了航空遙感領(lǐng)域的大門。

如果說博士論文的工作算方俊永開始從理論和算法方面與航空遙感進(jìn)行“軟接觸”的話，2003年方俊永進(jìn)入中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所（現(xiàn)中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所）開展的博士后工作，就是實(shí)打?qū)嵉摹坝步佑|”了。

在博士后研究工作中，他遇到了合作導(dǎo)師――童慶禧院士，這位我國遙感技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域的最早開拓者之一的科學(xué)家。如果說遇到一位科研前輩的指點(diǎn)算幸運(yùn)，那方俊永無疑是幸運(yùn)兒。在開展合作的第一個(gè)課題研制大面陣多高光譜兼容型數(shù)字相機(jī)系統(tǒng)時(shí)，他又得到中國紅外和遙感技術(shù)專家薛永祺院士的指導(dǎo)。能夠得到兩位院士的指導(dǎo)，方俊永直言背負(fù)的壓力比較大，但同時(shí)又感到動力滿滿，特別是兩位院士平易近人的性格和專業(yè)上的悉心指導(dǎo)，讓方俊永很快進(jìn)入工作狀態(tài)。同時(shí)，方俊永科研上的潛質(zhì)也得到兩位院士的贊賞和認(rèn)可。

21世紀(jì)初期，大面陣的CCD成像器件還屬于限制進(jìn)口的關(guān)鍵器件，兩位院士就抽出寶貴的時(shí)間與方俊永一起進(jìn)行器件和相機(jī)廠家調(diào)研、設(shè)計(jì)方案討論，特別是薛院士就相機(jī)采集控制部分給出了非常具體的實(shí)施實(shí)例供他和同事們使用參考。經(jīng)過一年多的研制開發(fā)，多模態(tài)數(shù)字相機(jī)（MADC）I型樣機(jī)終于在2005年進(jìn)行了直升機(jī)的搭載飛行試驗(yàn)，獲得了預(yù)期的高質(zhì)量航空數(shù)字影像。MADCI型雖然整體外觀略顯粗糙，但能夠?qū)崿F(xiàn)寬視場、前后傾斜多角度、多光譜等成像模態(tài)，在國內(nèi)尚屬首例。

在隨后的幾年當(dāng)中，在童院士和薛院士的共同指導(dǎo)下，方俊永繼續(xù)承擔(dān)了中科院、北京市科委、大科學(xué)工程等多項(xiàng)科研裝備研制項(xiàng)目，如“穩(wěn)定平臺與像移補(bǔ)償系統(tǒng)”、“地面成像光譜輻射計(jì)研制”、“高性能航空光學(xué)遙感器的研制”、“面向礦產(chǎn)資源勘查的地面/機(jī)載短波成像光譜儀關(guān)鍵技術(shù)研究”、“多模態(tài)數(shù)字相機(jī)”等。在這些項(xiàng)目研制過程中，兩位院士的高瞻遠(yuǎn)矚以及對總體方案的把握等對項(xiàng)目的順利實(shí)施完成奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。每每談起兩位院士的親身指導(dǎo)，方俊永仍舊是感激萬分，“正是站在兩位巨人的肩膀上，我的航空遙感之路才會如此的平坦和順利”。

從集成創(chuàng)新到原始創(chuàng)新

我國國土遼闊，對地理空間數(shù)據(jù)有著巨大需求，且隨著遙感技術(shù)的深入發(fā)展，多類型的遙感數(shù)據(jù)得到了更廣泛的多領(lǐng)域應(yīng)用，與此同時(shí)，新型遙感數(shù)據(jù)源就成為了遙感應(yīng)用發(fā)展的瓶頸之一。因此，方俊永科研團(tuán)隊(duì)把研究重點(diǎn)聚焦在能夠獲取高空間分辨率和高光譜分辨率數(shù)據(jù)的新型遙感觀測技術(shù)，通過研制新型遙感傳感器，為遙感應(yīng)用提供數(shù)據(jù)源保障。

目前，多模態(tài)數(shù)字相機(jī)（MADc）已經(jīng)研制到Ⅲ型了，進(jìn)一步加強(qiáng)了自主研發(fā)能力，從集成創(chuàng)新發(fā)展到了原始創(chuàng)新，成為了大科學(xué)工程“航空遙感系統(tǒng)”中用于應(yīng)急監(jiān)測的主體設(shè)備。在MADc的研制過程中，方俊永科研團(tuán)隊(duì)提出的多相機(jī)組合拼接方法得到了實(shí)際驗(yàn)證，申請的發(fā)明專利“基于移軸原理的拼接成像系統(tǒng)”得到了認(rèn)可和授權(quán)。

MADcⅢ型相機(jī)基于組合拼接成像方法，在保持成像光軸垂直于地面的同時(shí)，能獲取高分辨率寬視場、寬視場、多光譜、前后立體多角度等多種成像模態(tài)，特別是在高分辨率寬視場成像模態(tài)時(shí)，能夠獲得旁向幅寬30K像素、旁向幅寬大于12km@10km航高、旁向視場角接近70度、像元分辨率0.05mrad的高質(zhì)量高分辨率影像，將為應(yīng)急監(jiān)測發(fā)揮重要作用。

在成像光譜數(shù)據(jù)獲取方面，方俊永科研團(tuán)隊(duì)在薛院士指導(dǎo)下，提出采用反射鏡旋轉(zhuǎn)掃描方式獲得“圖譜合一”的成像光譜數(shù)據(jù)，相對于點(diǎn)測量型的光譜儀，能夠在測量地物光譜的同時(shí)得到地物的高分辨率影像，從影像上每個(gè)像素點(diǎn)都可提取相應(yīng)地物目標(biāo)點(diǎn)的光譜曲線，是地物目標(biāo)光譜測量技術(shù)的重大突破和創(chuàng)新。研制的地面成像光譜輻射計(jì)（FISS）是國內(nèi)首臺成像型的地面光譜測量設(shè)備，該研究成果于2010年12月通過國家科技成果鑒定，并獲得”一種地面成像光譜測量系統(tǒng)”發(fā)明專利授權(quán)。FISS系統(tǒng)已進(jìn)行了大量野外與實(shí)驗(yàn)室成像光譜測量試驗(yàn)，并取得良好應(yīng)用成果，獲得多家用戶單位的一致好評。方俊永科研團(tuán)隊(duì)目前正致力于FISS系統(tǒng)的改善、短波紅外成像光譜儀、高集成度高分辨率的機(jī)載成像光譜儀的研制工作。

多項(xiàng)科研課題讓方俊永在科研道路上越走越寬，越走越快。2013年，方俊永參與了遙感地球所曹春香研究員課題組的“雙色紅外環(huán)境健康遙感診斷系統(tǒng)研發(fā)”項(xiàng)目，負(fù)責(zé)雙色紅外成像演示系統(tǒng)的研制?；诎雽?dǎo)體所自主研發(fā)的中波/熱紅外雙波段探測器，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開發(fā)其探測器驅(qū)動、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字電路輸出、采集和存儲等功能，并與雙波段紅外鏡頭進(jìn)行集成調(diào)試，形成雙波段紅外相機(jī)演示系統(tǒng)。雙色紅外系統(tǒng)的研制，創(chuàng)新性地基于國產(chǎn)芯片同時(shí)獲取中波和熱紅外影像，采用同一成像光路消除了傳統(tǒng)雙光路系統(tǒng)的參數(shù)不一致性，能夠?yàn)榄h(huán)境溫度反演、環(huán)境健康診斷等提供新型有效的遙感數(shù)據(jù)。

事必躬親的實(shí)干家

遙感傳感器的研發(fā)工作一直以來在遙感所就不算是主流科研的組成部分，從事遙感傳感器專業(yè)的科研人員并不多，方俊永屬于其中比較年輕的一位，再加上受研究生招生專業(yè)的影響，方俊永科研團(tuán)隊(duì)中能夠輔助進(jìn)行科研工作的硬件相關(guān)專業(yè)的研究生也十分匱乏。

在人員配備不是很合理的科研隊(duì)伍中，大多數(shù)情況下，有關(guān)遙感傳感器的總體設(shè)計(jì)、硬件開發(fā)等工作都是方俊永一肩挑，從總體的方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、集成設(shè)計(jì)等大框架的布局，到組件的功能、接口、機(jī)加工圖紙等小細(xì)節(jié)的核查，都離不開方俊永詳實(shí)認(rèn)真的工作。這些成就了方俊永嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致和縝密的科學(xué)家風(fēng)范。

新型遙感傳感器的研發(fā)離不開組件的調(diào)試、測試以及總體集成、試驗(yàn)，特別是機(jī)載設(shè)備需要進(jìn)行多次的飛行試驗(yàn)，這些基本上都是在方俊永的主導(dǎo)下完成的。方俊永科研團(tuán)隊(duì)研制的各種航空數(shù)字相機(jī)，已完成幾十個(gè)飛行架次的試驗(yàn)和任務(wù)執(zhí)行，飛行時(shí)間超過300小時(shí)，除極個(gè)別的架次外，方俊永都是親自在飛機(jī)上進(jìn)行設(shè)備的操作和調(diào)試。

對于這些飛行試驗(yàn)，方俊永解釋說，自己上飛機(jī)操作的主要原因是，因?yàn)檫M(jìn)行一次飛行試驗(yàn)，花費(fèi)少則幾萬元，多則幾十萬元，而自己對研制的相機(jī)系統(tǒng)是最熟悉的，萬一出現(xiàn)問題，在飛機(jī)上是可以進(jìn)行調(diào)試和補(bǔ)救的，不至于空飛一個(gè)架次。此外方俊永還表示，每次飛行試驗(yàn)，都盡量讓更多的研究生參與進(jìn)來，培養(yǎng)他們對航空飛行的認(rèn)識以及熟悉設(shè)備的操作流程和規(guī)范。

談起這些飛行試驗(yàn)，方俊永的思緒就又開拓了很多，他向記者介紹了一些他們試驗(yàn)當(dāng)中的幾大“最”。飛行高度最高是2005年10月獎狀Ⅱ型在9000m高度進(jìn)行山東濟(jì)寧地區(qū)的遙感試驗(yàn)，飛行高度最低是2008年7月-9月運(yùn)12在300-500m高度進(jìn)行青島奧帆賽區(qū)的滸苔應(yīng)急監(jiān)測，最南邊的飛行是2006年9月在珠海進(jìn)行的數(shù)字石龍項(xiàng)目，最北邊最西邊的飛行是2005年7月在石河子進(jìn)行的農(nóng)場監(jiān)測項(xiàng)目，一天當(dāng)中飛行時(shí)間最長的是兩個(gè)架次飛行8個(gè)小時(shí)。說起這些時(shí)，方俊永略顯興奮和輕松，但記者知道，具體的試驗(yàn)過程絕不像他說的這么簡單。

方俊永介紹說，目前常用于航空遙感的機(jī)型是運(yùn)5和運(yùn)12，運(yùn)5俗稱是“空中拖拉機(jī)”，運(yùn)12相比較而言各方面條件要好一些。運(yùn)5飛行的時(shí)候噪音很大，如果不用專用的通訊耳機(jī)，就必須在耳邊大聲喊叫，對方才能聽清楚，或者干脆采用紙板書寫的方式進(jìn)行溝通交流；此外，運(yùn)5的震動顛簸也比較厲害，若再遇到那種悶熱天氣，沒有幾個(gè)能扛得住不嘔吐的。但正是在這樣的飛行條件下，方俊永的飛行小組還要對設(shè)備進(jìn)行操作、調(diào)試，以保障設(shè)備的正常運(yùn)行獲取高質(zhì)量的航空遙感數(shù)據(jù)。

談起最驚險(xiǎn)的飛行試驗(yàn)，方俊永回憶起2008年5月的汶川地震應(yīng)急監(jiān)測那次。汶川地震牽動全中國人民的心，當(dāng)時(shí)的中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所快速響應(yīng)，成立了多種手段的抗震救災(zāi)隊(duì)伍以實(shí)現(xiàn)科技救災(zāi)的目標(biāo)。方俊永所在小組是以李紫薇研究員為首的航空飛行團(tuán)隊(duì)，攜帶MADCI型相機(jī)系統(tǒng)利用陸航團(tuán)的米171直升機(jī)進(jìn)行災(zāi)區(qū)的災(zāi)情監(jiān)測。在汶川進(jìn)行了三個(gè)航次的航空遙感飛行，獲取了地震災(zāi)區(qū)上千幅全色和彩色的航空遙感影像。這些寶貴的數(shù)據(jù)經(jīng)過快速緊急處理和信息提取后，僅在幾個(gè)小時(shí)后就提交到前線指揮部手中，為決策者的救災(zāi)安排和合理調(diào)度提供了重要參考依據(jù)。最驚險(xiǎn)的是2008年5月26日下午進(jìn)行的最后一次飛行，沿岷江都江堰到理縣，包括震中汶川在內(nèi)的地區(qū)進(jìn)行了航空監(jiān)測。而之后的兩天，同樣型號的直升機(jī)，幾乎同樣的航線，由于天氣狀況的影響，陸航團(tuán)的直升機(jī)失事了，造成了巨大的損失?；叵肫疬@些，方俊永依然心有余悸，但這些擔(dān)心都無法阻擋科學(xué)家在國家的需求和工作使命的召喚下，依然堅(jiān)定執(zhí)行應(yīng)急監(jiān)測任務(wù)的步伐。

在項(xiàng)目實(shí)施的具體過程中，方俊永坦言，自己并不總是“設(shè)計(jì)師”的角色，并不僅僅只是寫報(bào)告、做PPT，大部分情況還是“工程師”，還要進(jìn)行許多實(shí)際執(zhí)行層面的工作。在方俊永看來，自身的學(xué)術(shù)修養(yǎng)、業(yè)務(wù)水平還沒有達(dá)到只做“導(dǎo)師”的地步，還有很多新型技術(shù)是需要學(xué)習(xí)和提高的，對科技前沿不能只是“道聽途說”，需要真正去實(shí)踐和掌握。

追逐遙感夢想

科研之旅，本身就是充滿著艱辛與寂寞，在黑暗中摸索的道路。隨著遙感地球所的機(jī)構(gòu)調(diào)整，方俊永科研團(tuán)隊(duì)將研究重點(diǎn)定位為低空遙感技術(shù)與應(yīng)用。他們進(jìn)行低空遙感關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)并形成工程樣機(jī)系統(tǒng)，對低空遙感平臺和載荷進(jìn)行系統(tǒng)集成與成果轉(zhuǎn)化，形成遙感地球所的實(shí)用化低空遙感系統(tǒng)。針對新的發(fā)展目標(biāo)，方俊永坦言壓力和阻力都挺大，但他堅(jiān)信，只要專注、腳踏實(shí)地，做出具有實(shí)際效用的系統(tǒng)，終將實(shí)現(xiàn)既定目標(biāo)。

篇7

關(guān)鍵詞： 液晶可調(diào)濾波器 （LCTF）； ABS算法； 特征波段； 小白菜葉片； 波段指數(shù)

中圖分類號： O439 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A doi： 10.3969/j.issn.1005-5630.2016.03.010

文章編號： 1005-5630（2016）03-0243-05

Abstract： Gray information of pakchoi leaves at the wavelength range of 435～720 nm with an interval of 5 nm are captured by using a multi-spectral imaging system which mainly consists of liquid crystal tunable filter （LCTF） and CMOS camera.Then，the average value，standard deviation and correlation coefficient for the gray value of images are calculated，and it has extracted the waveband index of pakchoi leaves by the way of adaptive band selection （ABS） method. Finally，the effective characteristic wavebands of pakchoi leaves are extracted through the sorting of waveband index.The experimental result shows that ABS algorithm using the extracted feature bands can quickly and efficiently obtain spectral information pakchoi leaves，and there are ideal waveband index values at 445 nm，450 nm，455 nm，680 nm，685 nm，690 nm，695 nm and 710 nm respectively，these wavebands have much discrete degree，rich multispectral information.therefore，these wavebands can be used as effective characteristic wavebands identification for pakchoi leaves.

Keywords： liquid crystal tunable filter（LCTF）； ABS algorithm； feature bands； pakchoi leaves； waveband index

引 言

我國是農(nóng)業(yè)大國，大面積種植著各類園藝作物[1]，地域廣闊、種類繁多，同時(shí)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量還會受到病蟲害的影響[2-4]。因而如何快速、有效地對農(nóng)作物進(jìn)行準(zhǔn)確的區(qū)分和識別[5]，對我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展有著指導(dǎo)性的意義[6]。以往大多數(shù)是通過人眼視覺和主觀經(jīng)驗(yàn)，利用已知農(nóng)作物的形狀、顏色等來獲取作物的識別信息，具有較大的主觀性，往往帶來了很大的缺陷和不足，造成大量的錯誤識別等。近年來光譜成像技術(shù)在農(nóng)業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用[7]，而基于液晶可調(diào)濾波器（liquid crystal tunable filter，LCTF）[8-9]和單色CCD組成的多光譜成像系統(tǒng)，可以快速有效地提取作物的圖像光譜信息，具有較高的光譜分辨率和空間分辨率[10]，可以較好地對多光譜圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)采集[11]。但由于多光譜成像系統(tǒng)具有較多的波段，會使得數(shù)據(jù)的冗余度大，數(shù)據(jù)處理、計(jì)算耗時(shí)長，造成數(shù)據(jù)處理工作的繁瑣和準(zhǔn)確率的降低。

因此，本研究采用一種基于LCTF光譜成像系統(tǒng)的自適應(yīng)波段選擇（ABS）算法，對我國大部分居民食用的十字花科類蔬菜中具有抗癌、護(hù)眼、攝取維生素作用的小白菜葉片進(jìn)行特征波段的提取，從大量豐富的波譜信息中提取具有代表性的特征波段[12-13]，主要用于對小白菜葉片的正確識別、聚類分析[14]和數(shù)據(jù)庫的建立[15]等。這種方法對數(shù)據(jù)的處理達(dá)到了快速、準(zhǔn)確的作用，是一種非接觸、安全、實(shí)用、有效的方法。

1 特征波段提取方法

ABS算法[16]對各個(gè)波段之間的空間相關(guān)性和譜間相關(guān)性大小做出了充分的考慮，并構(gòu)造了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，對已求得的各個(gè)波段指數(shù)進(jìn)行從大到小的順序排列，并根據(jù)設(shè)定的閾值自適應(yīng)地選擇所需波段。該數(shù)學(xué)模型中的Indexi指數(shù)表示為：

ABS算法獲得的波段指數(shù)充分考慮了每幅圖像的信息量與相鄰波段的相似性，Indexi越大，相應(yīng)圖像的信息量就越大，越具有代表性。將ABS算法得到的波段指數(shù)由大到小依次排序，排序靠前的7～8個(gè)波段即可作為該算法的有效特征波段。

2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境與結(jié)果分析

2.1 實(shí)驗(yàn)儀器

本實(shí)驗(yàn)使用美國CRI公司生產(chǎn)的VariSpecTM液晶可調(diào)濾波器，與單色CCD相機(jī)[17]和計(jì)算機(jī)控制軟件組成的多光譜成像系統(tǒng)，其采集的波段范圍為430～720 nm，帶寬（FWHM）為10 nm，半角可視范圍為7.5°，響應(yīng)時(shí)間為50 ms，每間隔5 nm連續(xù)改變光譜透過中心波長，同時(shí)將采集到的小白菜葉片和參考白板的灰度圖像傳至計(jì)算機(jī)存儲。本實(shí)驗(yàn)采用自行搭建的LCTF光譜成像系統(tǒng)，用于采集小白菜葉片的灰度圖像，采用LCTF代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械濾光片轉(zhuǎn)輪，以實(shí)現(xiàn)快速波段調(diào)諧。圖1為基于LCTF光譜成像系統(tǒng)選取的有效特征波段原理圖。本實(shí)驗(yàn)用于數(shù)據(jù)處理的軟件為Omnic 8.0和MATLAB 2010b軟件。

2.2 實(shí)驗(yàn)樣本

實(shí)驗(yàn)選取廣東省農(nóng)科院的十字花科類-蕓苔屬健康小白菜（品種為“17號白菜”）作為實(shí)驗(yàn)樣本，實(shí)驗(yàn)樣本采集的環(huán)境是在溫室大棚內(nèi)且天氣晴朗無風(fēng)，光照強(qiáng)度均勻，平均氣溫為23.5 ℃，平均濕度為68%，小白菜生長時(shí)間為20～40 d，葉片成深綠色，葉脈清晰，生長狀況良好。

2.3 數(shù)據(jù)采集

新鮮生長的小白菜在特定的光源下和參考白板同時(shí)進(jìn)行多光譜成像的圖像采集，在435～720 nm波段范圍內(nèi)，每隔5 nm采集一幅灰度圖像，共采集6組，每組58個(gè)波段，共計(jì)348組數(shù)據(jù)。以波段490 nm處的灰度圖像為例說明選取小白菜葉片和參考白板區(qū)域，如圖2所示。

利用C#語言編寫程序，獲取樣本圖像的平均灰度值，在各波段選定的區(qū)域獲取小白菜葉片和參考白板圖像的灰度值。對每個(gè)波段樣本的5個(gè)不同葉片表面選取1個(gè)矩形區(qū)域進(jìn)行灰度值提取，相當(dāng)于對所選取的每一個(gè)葉片的特定區(qū)域進(jìn)行了灰度平均，消除了葉片表面亮度不均勻等特征因素的影響。本實(shí)驗(yàn)在暗室內(nèi)進(jìn)行，采用D65光源，由于光源和實(shí)驗(yàn)樣本的影響導(dǎo)致參考白板有個(gè)較小的峰值，其他波段是較為理想的平滑曲線，屬正常情況。實(shí)驗(yàn)室光源如圖3所示，參考白板和小白菜葉片選取的區(qū)域的平均灰度值曲線如圖4所示。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

圖5為小白菜葉片在435 nm～720 nm范圍內(nèi)的反射比曲線，由圖可以清晰地看到小白菜葉片的光譜曲線在460 nm、550 nm和680 nm附近存在兩個(gè)吸收谷和一個(gè)反射峰。從圖中可以得出所采集到小白菜葉片的光譜數(shù)據(jù)符合一般綠色植物的曲線走勢圖，因此本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)滿足實(shí)驗(yàn)分析的要求。利用ABS算法從實(shí)驗(yàn)中獲取小白菜葉片不同波段的成像光譜數(shù)據(jù)（相關(guān)系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差），表1給出不同波段區(qū)間具有代表性的部分相關(guān)系數(shù)。在波段465 nm處相對于450 nm、565 nm、710 nm處的相對系數(shù)較小，而在635 nm和465 nm波段的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了負(fù)值，其他波段之間的相關(guān)系數(shù)絕對值均在0.014-1.000之間。

利用式（1）～（3）計(jì)算出小白菜葉片不同波段的Index值，得到表2所示的指數(shù)排序表及圖6所示的Index指數(shù)圖。根據(jù)表2波段指數(shù)大小排序可以得出：在445 nm波段處具有最大的波段指數(shù)值1.355，其次分別是695 nm、680 nm、690 nm、710 nm、450 nm、455 nm和685 nm處。綜合計(jì)算，上述波段中所含的光譜信息量較為豐富，故選擇445 nm、450 nm、455 nm、680 nm、685 nm、690 nm、695 nm、710 nm波段作為本實(shí)驗(yàn)中小白菜葉片的整體最優(yōu)特征波段。

4 結(jié) 論

本文以健康小白菜葉片的多光譜成像為例，利用ABS算法計(jì)算實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并討論光譜特征，得出445 nm、450 nm、455 nm、680 nm、685 nm、690 nm、695 nm、710 nm波段能夠更好地反映健康小白菜葉片的特征光譜信息，可以作為小白菜葉片的特征波段。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于LCTF組成的多光譜成像系統(tǒng)和ABS算法為健康小白菜葉片所提取的特征波段，能夠?yàn)檗r(nóng)作物的病蟲害監(jiān)測、識別提供一種新的方法，同時(shí)該方法對地物的高光譜遙感識別、探測等也具有參考作用。

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篇8

關(guān)鍵詞：遙感技術(shù)；土地調(diào)查；應(yīng)用

中圖分類號：P627 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

近年來，遙感技術(shù)以其分辨率高、提取數(shù)據(jù)快等優(yōu)勢在我國的土地調(diào)查工作中發(fā)揮了很大的作用，隨著土地調(diào)查活動的頻繁開展，結(jié)合土地資源開發(fā)和利用的需要，遙感技術(shù)從最初的地質(zhì)填圖拓展到土地狀況監(jiān)測、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警、礦產(chǎn)開發(fā)和保護(hù)等各個(gè)方面，在我國國土資源的保護(hù)和有序利用方面發(fā)揮著無法替代的作用，應(yīng)用前景廣闊。

遙感技術(shù)概述

概述

遙感泛指通過非接觸傳感器遙測物體的幾何與物理牲的技術(shù)，主要建立在物體反射或發(fā)射電磁波的原理基礎(chǔ)之上。一般是指在不與研究對象直接接觸的條件下，通過某種傳感器來獲取研究對象的各種信息，并對這些信息進(jìn)行匯總、分析、表達(dá)和加工的一種科技。遙感技術(shù)主要由遙感圖像獲取技術(shù)和遙感信息處理技術(shù)兩大部分組成。遙感技術(shù)能夠進(jìn)行大面積的觀測，增加了人類的觀測范圍，尤其是對偏遠(yuǎn)地區(qū)信息的獲取更為方便；能夠根據(jù)需要提供大量的靜態(tài)圖像，便于監(jiān)測研究對象的動態(tài)變化；電磁波段遠(yuǎn)超出了人眼的可見光范圍，能夠獲取更多的信息；使用遙感可以不受天氣的影響，進(jìn)行全天候的監(jiān)測?，F(xiàn)階段，遙感技術(shù)在我國土地調(diào)查中的使用范圍不斷擴(kuò)大，從最初的繪圖，拓展到地質(zhì)環(huán)境、資源開發(fā)的監(jiān)測、地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)警和土地礦產(chǎn)衛(wèi)片執(zhí)法檢查等工作領(lǐng)域，為保護(hù)我國的國土資源做出了極大的貢獻(xiàn)。

2、采用遙感技術(shù)的必要性

從1984年開始，到1996年止，我國對土地狀況的初始調(diào)查（第一次全國土地調(diào)查，簡稱詳查）基本完成，所獲得的數(shù)據(jù)、圖、表等土地資料，為各級機(jī)關(guān)部門制定社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展計(jì)劃提供了強(qiáng)有力的依據(jù)，為土地利用總體規(guī)劃的以及各個(gè)專項(xiàng)規(guī)劃提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和圖件資料，為土地的保護(hù)和開發(fā)提供了第一手的資料。進(jìn)入二十一世紀(jì)之后，我國經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，土地利用形式多變，土地交易活動頻繁，對于各級國土資源行政管理部門來說，及時(shí)更新土地利用數(shù)據(jù)庫、地籍?dāng)?shù)據(jù)庫、規(guī)劃數(shù)據(jù)庫，掌握土地利用的變化動向是十分必要的。傳統(tǒng)的方法是由工作人員到現(xiàn)場進(jìn)行勘察，在原有圖表的基礎(chǔ)上，進(jìn)行修正更新。采用傳統(tǒng)技術(shù)方法難以準(zhǔn)確獲得土地變化邊界的地理坐標(biāo)，從而繪制出的相關(guān)圖件精度不夠高，且難以及時(shí)對變化情況進(jìn)行監(jiān)測，這種方法科技含量較低，已不能滿足當(dāng)前國土資源管理工作的技術(shù)要求。因此，有必要利用衛(wèi)星遙感技術(shù)進(jìn)行土地調(diào)查，及時(shí)獲取信息，提高信息的準(zhǔn)確性和現(xiàn)勢性，為政府部門掌握情況、科學(xué)決策提供依據(jù)?？梢灶A(yù)測，在我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速增長以及科技進(jìn)步同步，遙感技術(shù)在“十五”和今后數(shù)十年內(nèi)必將得到更好更快地發(fā)展并且進(jìn)一步加速其實(shí)用化、產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程，在建設(shè)有中國特色社會主義和我國的可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮其強(qiáng)有力的技術(shù)保障作用。

二、遙感技術(shù)在土地調(diào)查中的應(yīng)用

1、在土地詳查中的應(yīng)用

按照新的土地分類方式（第一次全國土地調(diào)查時(shí)的分類），將土地分為3大類15個(gè)二級類和71個(gè)三級類。為了調(diào)查清楚各類土地的數(shù)量、質(zhì)量和各省市各類土地的分布狀況，要對土地進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查。對于很多偏遠(yuǎn)地區(qū)或是交通不發(fā)達(dá)、地形地貌復(fù)雜的地區(qū)，難以采用常規(guī)傳統(tǒng)的測量方法，可以使用航空和航天遙感技術(shù)，收集各種信息源，建立各種土地類型的解譯標(biāo)志，進(jìn)行人機(jī)交互式遙感解譯，以匯總各類信息，進(jìn)行圖形的繪制。上世紀(jì)80年代初，我國就開始利用MSS衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行全國土地概查，90年代初進(jìn)行詳查，從此逐漸建立起全國的土地遙感監(jiān)測體系。

2、在城鎮(zhèn)地籍調(diào)查中的應(yīng)用

作為土地的管理者，各級土地管理部門需要掌握土地的各類情況，城鎮(zhèn)的地籍調(diào)查就是通過調(diào)查每一宗土地，了解土地的位置、數(shù)量、權(quán)屬和用途等，以為土地管理工作提供詳實(shí)的資料。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城鎮(zhèn)土地流轉(zhuǎn)增多，權(quán)屬和用途變更頻繁，應(yīng)該建立能夠及時(shí)反映動態(tài)變化的數(shù)據(jù)庫。這就需要采用遙感技術(shù)，依據(jù)GIS技術(shù)建立圖形和數(shù)據(jù)庫，依據(jù)遙感數(shù)據(jù)及時(shí)變更圖形和標(biāo)示，測繪地籍調(diào)查索引圖，標(biāo)注建筑物和土地的歸屬、范圍、用途等信息，及時(shí)根據(jù)遙感信息進(jìn)行修改。

3、在土地資源環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用

隨著人類的增長，耕地日漸減少，生態(tài)環(huán)境惡化，土壤污染頻發(fā)。因此，在科學(xué)發(fā)展觀的指導(dǎo)下，要達(dá)到人和自然的和諧相處需要研究土地利用的動態(tài)變化，以便于為合理配置土地提供充分準(zhǔn)確的依據(jù)，促進(jìn)人類調(diào)節(jié)生活經(jīng)濟(jì)活動，優(yōu)化土地的利用狀況。遙感技術(shù)，特別是其中的高光譜遙感技術(shù)的推廣應(yīng)用為礦產(chǎn)資源的調(diào)查和開發(fā)利用提供了非常必要的技術(shù)支撐。通過GIS技術(shù)，可以獲取環(huán)境和資源變動動態(tài)信息，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建模型來模擬土地的演變過程，以預(yù)測土地未來的演變趨勢。自上世紀(jì)90年代以來，國土資源部門已經(jīng)利用遙感技術(shù)完成了重點(diǎn)礦區(qū)的調(diào)查和監(jiān)測工作，并針對無證開采和亂挖濫采的情況進(jìn)行了懲治。

4、在保護(hù)耕地中的應(yīng)用

一方面是人口的增多，一方面是城市的擴(kuò)張，耕地的保護(hù)成為擺在大家面前的一個(gè)重要問題，人類需要的無限性和資源的有限性之間的矛盾空前突出。耕地的數(shù)量和質(zhì)量，直接關(guān)系到國計(jì)民生，關(guān)系到我國長期穩(wěn)定的發(fā)展態(tài)勢。為了堅(jiān)守耕地紅線，嚴(yán)控可耕地的非法流轉(zhuǎn)，必須對可耕地進(jìn)行監(jiān)測。現(xiàn)階段來看，各大城市以基本開展了以耕地的變動為重點(diǎn)的遙感監(jiān)測工作，也利用監(jiān)測數(shù)據(jù)查處的違法用地多起，有效的遏制了耕地流轉(zhuǎn)中的亂占濫用現(xiàn)象。另外，在自然災(zāi)害發(fā)生之后，也可以根據(jù)遙感數(shù)據(jù)來制定有效的措施，對災(zāi)毀的土地進(jìn)行復(fù)墾再利用，合理配置耕地。

三、遙感技術(shù)應(yīng)用中存在的問題

國土資源管理包括土地調(diào)查，需要多時(shí)相、清晰度高的遙感信息源，但是能夠提供這些信息源的衛(wèi)星相對較少，不能完全滿足需要。不受天氣影響的雷達(dá)數(shù)據(jù)，在國內(nèi)應(yīng)用不夠成熟，高質(zhì)量的遙感信息源方面有待突破。與此相聯(lián)系，與西方發(fā)達(dá)國家相比，我國高分辨率的遙感影響的信息自動化提取水平較低，基于紋理的自動分類和信息提取技術(shù)還不夠成熟，實(shí)用化水平較低。

遙感技術(shù)在土地調(diào)查中的應(yīng)用前景

隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，遙感技術(shù)在土地調(diào)查中的應(yīng)用會更加廣泛和深入。在土地利用調(diào)查與檢測方面，由于省級檢測的時(shí)間間隔會進(jìn)一步縮短，遙感技術(shù)的應(yīng)用也會隨之展現(xiàn)出更大的優(yōu)勢。SAR遙感技術(shù)由于其具有不受氣候影響等優(yōu)勢，必將在日后的土地調(diào)查中具有越來越重要的價(jià)值。通過建立巖石光譜的信息模型，結(jié)合豐富的紋理信息，提取和分析高光譜圖像，高光譜遙感技術(shù)在礦產(chǎn)資源勘探、開發(fā)和監(jiān)測等方面的應(yīng)用將會更普遍。在地質(zhì)環(huán)境調(diào)查和地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測方面，通過遙感技術(shù)，對已經(jīng)發(fā)生的災(zāi)害點(diǎn)和隱患點(diǎn)進(jìn)行全面排查，為災(zāi)害發(fā)生后的救援，災(zāi)后重建和災(zāi)害的預(yù)測提供豐富的數(shù)據(jù)。

RS、GIS和GPS在一起被稱為“3S”技術(shù)，三者之間關(guān)系密切，相互依存，在日后的應(yīng)用方面，要加強(qiáng)三者的集成研究，促進(jìn)“3S”技術(shù)一體化，從而提高數(shù)據(jù)的提取、分析的效率，為土地調(diào)查和保護(hù)提供更加強(qiáng)有力的技術(shù)支持。作為信息的一種獲取手段，遙感技術(shù)肯定也存在一定的局限性，為了將土地調(diào)查工作做的更扎實(shí)、更細(xì)致，應(yīng)該將遙感技術(shù)和傳統(tǒng)常規(guī)的實(shí)地調(diào)查方法相結(jié)合，取長補(bǔ)短，相互配合，這樣才能實(shí)現(xiàn)對各種信息的綜合應(yīng)用，為我國的土地資源調(diào)查、利用和保護(hù)提供更精確的數(shù)據(jù)，為我國的國土資源管理帶來飛躍式的進(jìn)步。

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篇9

關(guān)鍵詞：水文地質(zhì)，勘測方法，核磁共振技術(shù)

所謂水文地質(zhì)，就是指大自然當(dāng)中地下水的變化以及具體的運(yùn)動現(xiàn)象，水文地質(zhì)學(xué)就是以自然界中的地下水為主要研究對象的學(xué)科，主要內(nèi)容就是探究并分析地下水化學(xué)成分、物理性質(zhì)、分布狀況、形成規(guī)律以及有效利用方式。貴州省地處我國西部地區(qū)，地質(zhì)條件較為復(fù)雜，各種自然地質(zhì)災(zāi)害頻頻發(fā)生，本文將對核磁共振技術(shù)進(jìn)行較為深入的分析。

1、水文地質(zhì)勘測技術(shù)分析

1.1光譜微分析技術(shù)

此技術(shù)主要包括對反射光譜進(jìn)行相關(guān)的數(shù)學(xué)模擬以及對于不同階段微分值的相關(guān)計(jì)算。通過這一技術(shù)可以提高對于光譜彎曲率及其最大、最小的反射率波長位置測定的準(zhǔn)確率。通常情況下，可以通過使用一階微分法來將一部分線性的或者一些接近線性的背景、也或者噪聲光譜對于非線性的目標(biāo)光譜等產(chǎn)生的影響。

1.2混合光譜分解技術(shù)

混合光譜分解技術(shù)主要用于分析光譜數(shù)據(jù)以及對其同一個(gè)像元內(nèi)的不同成分所占比例的確定，或者是識別在已知的端元組分中分析其他的組分。在使用混合光譜分解技術(shù)時(shí)，由于在一定程度上受到圖像分辨率的限制，在圖像之中往往會存在很多的混合性像元。對于混合像元的分解技術(shù)則主要是提取像元之中不同地物類別豐度的一種方法。除此之外，光譜吸收指數(shù)還可以實(shí)現(xiàn)高光譜遙感圖像處理以及對于光譜吸收特征的有效識別，也能夠?qū)旌瞎庾V進(jìn)行分解。

2貴州水文地質(zhì)勘測核磁共振技術(shù)的運(yùn)用

2.1核磁共振技術(shù)

核磁共振技術(shù)應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，在化學(xué)、物力、生物學(xué)以及醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都有所涉足，同時(shí)也是當(dāng)前世界水文地質(zhì)勘查先進(jìn)方法之一，在水文地質(zhì)勘查領(lǐng)域應(yīng)用核磁共振技術(shù)的一大表現(xiàn)就是運(yùn)用地面核磁共振對滑坡水文地質(zhì)條件加以勘測。所謂核磁共振，屬于原子核物理現(xiàn)象，也即是擁有核磁順磁性的物質(zhì)對電磁能量進(jìn)行選擇性的吸收，在地層中，具有最高豐度以及最大磁旋比的核磁順磁性核子就是氫核，而地層中大部分的氫核都存在于水中。核磁共振找水儀就是借助地面核磁共振對地層水氫核進(jìn)行測量進(jìn)而達(dá)到找水目的。如果地層中有地下水存在，那么將一個(gè)不同于地磁場方向的外磁場賦予其中，后果就是氫核磁矩與地磁場相偏離，如果外磁場消失，氫核將會保持與地磁場一致的方向以地磁場為中心旋轉(zhuǎn)。需要注意的是，自由水具有不同于結(jié)合水的信號頻率，借助核磁共振技術(shù)進(jìn)行測試，只能適用于巖土層中的自由水，而無法測試結(jié)合水，所以，借助核磁共振技術(shù)進(jìn)行測試所獲取的數(shù)據(jù)只是巖石層中地下水反應(yīng)。其中還利用到高光譜技術(shù)不僅能實(shí)現(xiàn)對地球表面的地質(zhì)信息進(jìn)行探測，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)對行星以及月球表面的信息探測。高光譜遙感技術(shù)所具備的這一特點(diǎn)是其他類似技術(shù)所不能代替的。Mars Odyssey計(jì)劃衛(wèi)星搭載的熱輻射成像儀（THEMIS），它屬于多光譜的熱輻射成像儀。這種成像儀雖然比TES的光譜分辨率要低一些，但是它的空間分辨率卻比較高，從而能夠有效地彌補(bǔ)TES數(shù)據(jù)中的不足之處。

雖然在核磁技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用最成功的屬于水文填圖，但是如何有效的利用其所能夠識別的并且還可以填繪的水文進(jìn)行地質(zhì)環(huán)境的分析則屬于高光譜地質(zhì)應(yīng)用中的一個(gè)關(guān)鍵性問題。通過使用熱紅外成像儀，可以將其對水文的識別并且進(jìn)行擴(kuò)大。通過這種水文的共生組合有助于深入并客觀的分析相關(guān)研究區(qū)的地質(zhì)環(huán)境。以水文識別以及水文的精細(xì)識別為基礎(chǔ)，還可以根據(jù)水文共生組合的相關(guān)規(guī)律以及水文本身對于地質(zhì)的意義所產(chǎn)生的作用，來對各種地質(zhì)因素間存在的內(nèi)在性聯(lián)系進(jìn)行直觀的反演，從而還有助于提高高光譜地質(zhì)應(yīng)用中具體分析并解決相關(guān)地質(zhì)問題的能力。

按照核磁共振找水儀工作原理，如果地層中存在地下水，就可以獲取核磁共振信號，根據(jù)信號可以對地層中地下水存在性以及時(shí)空性做出判斷，如果未獲取到核磁共振信號，就意味著此地層中不存在地下水。所以，以所獲取的核磁共振信號為依據(jù)，可以對含水層以及隔水層進(jìn)行劃分，在此技術(shù)上，在進(jìn)行相應(yīng)的解釋及處理，就可以確定含水層具體的深度。由于核磁共振信號振幅的最初值與巖體層含水量之間具有正相關(guān)的關(guān)系，因此，可以對含水層的具體含水量做出判斷。

2.2地面核磁感應(yīng)系統(tǒng)在貴州水文地質(zhì)勘測中的應(yīng)用

地面核磁感應(yīng)系統(tǒng)在貴州水文地質(zhì)勘測中可以應(yīng)用于如下幾個(gè)領(lǐng)域：

（1）查找?guī)r溶水

貴州省的巖溶石山區(qū)缺水嚴(yán)重，尤其是在近兩年，云貴高原大旱。找水成為了一個(gè)水文地質(zhì)勘察的難點(diǎn)。借助地面核磁感應(yīng)系統(tǒng)，可以在貴州的喀斯特地貌環(huán)境下尋找?guī)r溶水，該系統(tǒng)的探測深度在喀斯特地貌環(huán)境下可以高達(dá)200m，并且對該范圍內(nèi)各個(gè)含水層的情況以及特征包括巖石的結(jié)構(gòu)和特征進(jìn)行探查。然后系統(tǒng)還能夠?qū)畬拥臐B透參數(shù)、厚度、埋深、含水量以及預(yù)計(jì)的開采指標(biāo)進(jìn)行分析。該系統(tǒng)已經(jīng)成功的在湖北永安地區(qū)的喀斯特地貌環(huán)境下，找到了巖溶水。因此，我們可以推斷該系統(tǒng)也能在貴州地區(qū)有較大的運(yùn)用空間。

（2）解決生態(tài)問題

貴州省的水污染問題也是目前越來越嚴(yán)峻的一個(gè)問題，運(yùn)用地面核磁感應(yīng)系統(tǒng)能夠?qū)Φ乇硭?、地面水的污染進(jìn)行調(diào)查和研究，從而為妥善的解決生態(tài)問題提供數(shù)據(jù)支撐。

（3）為工程建筑解決水文地質(zhì)勘測問題

貴州省的地質(zhì)條件非常的特殊，不少地方由于存在大量的石灰?guī)r等，如果勘探工作不到位，在工程建筑的施工過程中，或者建筑建成之后，都很容易出現(xiàn)較大的問題。而運(yùn)用地面核磁感應(yīng)系統(tǒng)能夠探查路基、建筑物地基等得水文地質(zhì)條件，從而為工程建筑施工或者后期的維護(hù)提供參考。

2.3核磁共振技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的工程案例

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,為了解決西南地區(qū)交通的不便,近年來大力開展了機(jī)場的建設(shè)。而由于機(jī)場建設(shè)工程量較大,場地分布較廣,因此所遇到的工程問題也較多。其中,巖溶的發(fā)育對機(jī)場建設(shè)的影響尤為突出。當(dāng)時(shí)貴陽龍洞堡機(jī)場航站區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)時(shí),對巖溶洞隙的勘察及地基處治是至關(guān)重要的,輕則影響設(shè)計(jì)方案、投資預(yù)算,重則影響業(yè)主的整個(gè)投資取向以及整個(gè)區(qū)域的發(fā)展。但是就是采用了核磁共振技術(shù)對于機(jī)場航站區(qū)巖溶洞隙發(fā)育問題進(jìn)行調(diào)查，通過調(diào)查和研究分析國內(nèi)外巖溶勘察方法、巖溶施工處治新技術(shù)、新方法,對巖溶探測及處治技術(shù)進(jìn)行了研究，根據(jù)場區(qū)的地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖溶發(fā)育程度、水文地質(zhì)情況、人類工程活動對巖溶發(fā)育的影響等條件,對場區(qū)的巖溶以及基巖破碎帶發(fā)育情況進(jìn)行詳細(xì)了解,介紹了上述方法的工作原理、技術(shù)參數(shù)及具體應(yīng)用。對復(fù)雜巖溶形態(tài)的地基處治方法各有其適用范圍:爆破回填是對溶溝、石芽直接出露或埋深不超過3m時(shí)所使用的處治方法;跨越是對洞徑小于6m的落水洞采用的方法,在本文中分別使用了拱形蓋板跨越和平板跨越;樁基是由于基巖面起伏劇烈,地基均勻性極差,為減小和避免地基不均勻性的影響所采用的處治方法;灌漿是當(dāng)溶溝、石芽埋深3-8m,溝(槽)內(nèi)充填土為軟弱松散土?xí)r,以及對溶洞進(jìn)行了樁基處理后仍然不穩(wěn)定時(shí)采取的處治方法。

3結(jié)語

單純借助傳統(tǒng)的水文地質(zhì)勘測方式已經(jīng)難以滿足當(dāng)前水文地質(zhì)勘測的實(shí)踐需要，一方面，無法充分揭示復(fù)雜的水文地質(zhì)條件，另一方面，無法獲得準(zhǔn)確實(shí)用的相關(guān)參數(shù)，并且相關(guān)的花費(fèi)較高，用時(shí)較長。在水文地質(zhì)勘測實(shí)踐中，根據(jù)實(shí)際狀況選擇利用核磁共振技術(shù)，根據(jù)其自身的特性，在某些方面不但可以獲取準(zhǔn)確可靠的相關(guān)參數(shù)信息，還可以極大的節(jié)省人力、物力和財(cái)力，將貴州省水文地質(zhì)條件充分的揭示出來。但是，地面核磁感應(yīng)系統(tǒng)目前也存在一定的局限性，它的抗電磁干擾能力還不夠強(qiáng)，在電磁干擾嚴(yán)重的時(shí)候，會極大的影響勘探的結(jié)果精確性。因此，我們一方面要注意應(yīng)用地面核磁感應(yīng)系統(tǒng)的環(huán)境選擇，同時(shí)也要不斷的提高其抗電磁干擾能力，擴(kuò)展器應(yīng)用領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 趙巖.論水文勘測管理工作.科技傳播,2011年 第06期

篇10

關(guān)鍵詞：地質(zhì)找礦；遙感；發(fā)展方向

Abstract: with the development of economic construction, the demand for mineral resources is increasing, the difficulty of finding the surface deposits continues to deepen, half concealed ore prospecting direction tends to be concealed, deposit, and paid more and more attention in the research of poor coverage area, covering half the work. Remote sensing technology is a new prospecting means, in prospecting for increasing the difficulty of situation, people pay more and more attention by the experimental research, the development, currently in the geological prospecting has made remarkable achievements, and become an important method for geological prospecting.

Keywords: geological prospecting; remote sensing; development direction

中圖分類號：文獻(xiàn)標(biāo)識碼：文章編號：

引言：隨著遙感技術(shù)的推廣，遙感地質(zhì)技術(shù)人員不斷在實(shí)踐中總結(jié)和提高，遙感技術(shù)的應(yīng)用程度日臻成熟，地質(zhì)的許多方向都有了不同程度的發(fā)展。遙感影像可以全面、客觀地記錄地表綜合景觀的幾何特征，遙感圖像不僅可以獲得地表景觀的形態(tài)、分布特征組合，而且還可以獲得物質(zhì)的成分和結(jié)構(gòu)等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)地物識別的目的。遙感技術(shù)在地質(zhì)找礦中的應(yīng)用包括直接應(yīng)用和間接應(yīng)用：直接應(yīng)用是指遙感蝕變信息的提取，間接應(yīng)用則包括地質(zhì)構(gòu)造信息、植被的光譜特征及礦床改造信息等方面。

遙感技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)找礦主要是在工作的初始階段，在地質(zhì)工作程度低、交通及地理?xiàng)l件較差的地區(qū)尤為重要。工作的目的是應(yīng)用遙感影像的地質(zhì)信息去分析成礦地質(zhì)條件，確定找礦遠(yuǎn)景區(qū)和圈定成礦有利地段，為進(jìn)一步開展地質(zhì)評價(jià)工作提供遙感地質(zhì)依據(jù)。

1 遙感地質(zhì)找礦的理論依據(jù)與技術(shù)基礎(chǔ)

遙感信息，特別是多種遙感信息的綜合，具有豐富的地質(zhì)內(nèi)涵和堅(jiān)實(shí)的物理基礎(chǔ)。這使得遙感地質(zhì)找礦具有宏觀性、多波段、信息量豐富、立體感強(qiáng)、便于定位等優(yōu)勢，是地質(zhì)找礦不可或缺的手段。在遙感地質(zhì)找礦的遙感影像分析中，傳遞含礦構(gòu)造和含礦載體的兩種標(biāo)志：構(gòu)造、結(jié)構(gòu)、紋理特征；光譜特征。各種礦產(chǎn)資源的形成、產(chǎn)出，都與一定的地質(zhì)構(gòu)造條件有關(guān)，如斑巖銅礦與中酸入體有關(guān)：煤礦賦存在某些地質(zhì)時(shí)代的煤系地層內(nèi)。前者反映地質(zhì)控礦構(gòu)造特征、巖石類型特征等，通過研究遙感影像上顯示的線性和環(huán)狀信息可以揭示區(qū)域構(gòu)造體系及其控礦作用；后者反映了地層層序、巖石類型的差異，礦物成分和含量的差異，特別是礦化蝕變信息。由于蝕變巖礦物具有本身的光譜特征，而一定類型的蝕變巖礦物組合?？芍甘疽欢ǖV種的存在。

2 遙感在地質(zhì)找礦中的應(yīng)用

遙感技術(shù)在地質(zhì)找礦工作中的應(yīng)用可歸納為如下幾個(gè)方面：

利用圖像上顯示的與礦化有關(guān)的地物，直接圈定靶區(qū)，為找礦指明方向。如利用植物吸收不同金屬元素所產(chǎn)生的不同光反射率、熱反射率和葉綠素發(fā)光率進(jìn)行波譜試驗(yàn)，為在植被發(fā)育地區(qū)快速發(fā)現(xiàn)工業(yè)礦產(chǎn)開辟新的找礦途徑。

利用數(shù)字圖像處理技術(shù)，進(jìn)行多波段，多種類遙感圖像的綜合處理分析，增強(qiáng)或提取圖像上與成礦有關(guān)的信息，尤其是礦化蝕變信息，為找礦提供依據(jù)，指明找礦方向和有利成礦的遠(yuǎn)景地段。

圍巖蝕變是成礦作用的產(chǎn)物，是一種重要的找礦標(biāo)志。常見的圍巖蝕變有：矽卡巖化。有關(guān)礦產(chǎn)有鐵、銅、鎢、錫、鉬等。云英巖化。與鎢、錫、鉬、鋰、鈹?shù)鹊V產(chǎn)有關(guān)。絹云母化。有關(guān)礦產(chǎn)有銅、鉬、金、鉛、鋅等。綠泥石化。有關(guān)礦產(chǎn)有銅、鉛、鋅、金、銀、錫等。硅化。與銅、金、銻、汞、明礬石、重晶石等多種礦產(chǎn)伴生。由于不同的蝕變礦物具有各自的特征譜帶以及巖礦石物理化學(xué)性質(zhì)的差異，使其在多波段遙感圖像上表現(xiàn)出不同的顏色、色調(diào)和紋理差異。目前，常用的提取蝕變異常的方法有比值分析法，彩色空變換、主成份分析法、光譜角蝕變法等。此外，在異常信息的提取過程中經(jīng)常受到多種因素的影響，因而需要幾種方法的有效組合，而不能只依靠某一種方法。

2．1 地質(zhì)構(gòu)造信息的解譯

構(gòu)造運(yùn)動是地殼內(nèi)部的內(nèi)在活動因素，它與變質(zhì)事件、熱事件、成礦作用聯(lián)系在一起，而內(nèi)、外生礦床的形成和分布均不同程度地受一定地質(zhì)構(gòu)造事件的控制。地質(zhì)構(gòu)造在遙感圖像上常表現(xiàn)為線性與環(huán)形特征。線性特征，是像片上呈連續(xù)或斷續(xù)的線狀或帶狀展布的影像，其空間分布型式有一定規(guī)律性。線性形跡主要指斷裂和節(jié)理等構(gòu)造，它控制著巖漿活動及礦液的運(yùn)移、儲存，對導(dǎo)礦、運(yùn)礦、儲礦起著重要作用。環(huán)形構(gòu)造在地殼中以近圓形的構(gòu)造環(huán)帶為特征，多是地殼內(nèi)部活動的表現(xiàn)，對形成火山型、熱液型礦床關(guān)系密切。線性構(gòu)造、環(huán)形構(gòu)造及構(gòu)造交叉部位，往往是成礦的重要部位。通過對遙感圖像上色調(diào)、陰影、形狀的研究可以更直觀的看出研究地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造，有利于成礦預(yù)測。

2.2 地層信息的解譯

巖石的組成成分、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、光照條件等因素決定了它的光譜特征。巖性解譯就是利用不同巖層反射光譜差異所形成的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、紋理、色調(diào)等影像差異，來判定出露地面的巖石的物理特性和產(chǎn)出特點(diǎn)，劃分不同巖石類型或巖性組合。由于所有內(nèi)生、外生礦床均與一定時(shí)代的巖性、地層及巖相有關(guān)，因此在成礦預(yù)測的過程中，首先要找出有關(guān)像片圖形、地貌特征或與一定植物的聯(lián)系，以便發(fā)現(xiàn)礦床賦存的有利層位與構(gòu)造。

3 遙感地質(zhì)找礦的發(fā)展前景

20世紀(jì)末以來。隨著數(shù)字地球的提出和現(xiàn)代信息技術(shù)取得新進(jìn)展，數(shù)字地球的理論方法和現(xiàn)代信息技術(shù)的新進(jìn)展引入地質(zhì)勘查領(lǐng)域。應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)的新進(jìn)展進(jìn)一步解決礦產(chǎn)資源問題成為地質(zhì)找礦發(fā)展的必然趨勢。在數(shù)字地球框架下，將遙感技術(shù)與地質(zhì)領(lǐng)域傳統(tǒng)方法技術(shù)相結(jié)合。與其它現(xiàn)代信息技術(shù)相結(jié)合。

基于數(shù)字地球的遙感找礦技術(shù)．其核心是遙感信息的延伸應(yīng)用和信息化。它的目的是最大限度地利用信息資源，以提高礦產(chǎn)資源的勘查效果。一方面，露出地表的礦明顯減少，勘查目標(biāo)已由地表或近地表轉(zhuǎn)向地下深處的隱伏礦床．找礦難度愈來愈大。另一方面．各種地學(xué)手段取得的信息資源愈來愈豐富。為遙感信息與其它地學(xué)信息的集成創(chuàng)造了條件。而后遙感應(yīng)用技術(shù)有利于發(fā)揮遙感找礦的技術(shù)優(yōu)勢，發(fā)現(xiàn)用常規(guī)地質(zhì)方法很難發(fā)現(xiàn)的地質(zhì)體和地質(zhì)現(xiàn)象，為找礦提供新的依據(jù)。

遙感找礦應(yīng)用須從遙感“技術(shù)索引”的思路走出來，從控礦構(gòu)造邁向與成礦機(jī)理研究相結(jié)合的高度。遙感應(yīng)用必須與物化探、磁力、重力、地震探礦方法相結(jié)合，還需要進(jìn)一步重視地?zé)?、地氣的熱力作用，深入研究生物地球化學(xué)效應(yīng)、地球化學(xué)填圖方法、生物成礦和數(shù)字地質(zhì)的空間統(tǒng)計(jì)分析方法。只有加深對地表成礦信息的理解和詮釋，才有可能對深部的、海底的隱伏礦床，由此及彼、由表及里．從地球系統(tǒng)科學(xué)與地質(zhì)信息科學(xué)的深度作出科學(xué)的推論和預(yù)測。

隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，傳感器的空間分辨率和光譜分辨將大幅提高，遙感信息量也將大幅增加。要在海量數(shù)據(jù)中提取有用的找礦信息，必然對遙感數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)提出更高的要求。目前，多光譜遙感數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在數(shù)據(jù)的壓縮、傳輸、專業(yè)軟件的發(fā)展上都取得了很大的進(jìn)步。在高光譜遙感數(shù)據(jù)分析、處理方面關(guān)鍵是在光譜維上進(jìn)行圖像信息的展開和定量分析。此外，實(shí)現(xiàn)信息分析模型和算法語言的改進(jìn)也將大大提高遙感信息處理的速度和精度，提高找礦工作的效率。

四、結(jié)束語

遙感技術(shù)作為礦產(chǎn)勘查的一種手段應(yīng)用于找礦，并取得了一定成就。遙感技術(shù)的直接應(yīng)用是蝕變遙感信息的提取，遙感技術(shù)的間接應(yīng)用包括地質(zhì)構(gòu)造信息、植被的光譜特征及礦床改造信息等方面。遙感找礦具有很大的發(fā)展前景。

多源數(shù)據(jù)的融合處理能夠避免單一信息的片面性，使融合結(jié)果更加準(zhǔn)確和客觀。特別是利用遙感技術(shù)尋找深部礦床時(shí)，單純使用遙感圖像象存在明顯的局限性，往往需要物探、化探地學(xué)數(shù)據(jù)以及各種地質(zhì)圖件的融合處理。

參考文獻(xiàn)

[1]徐友寧．礦山環(huán)境地質(zhì)調(diào)查研究現(xiàn)狀及展望[J]．地質(zhì)通報(bào)，2008．